氩气中铝丝电爆炸空间形态不均匀现象及其抑制方法

铝丝电爆炸法制备纳米粉体具有低成本、高效率、产物纯度高且粒度分布可控等优势,其扩散阶段空间形态均匀性是影响纳米铝粉品质的关键因素。为此设计并搭建了铝丝电爆炸实验系统,可实现包括激光成像、分幅成像与辐射光谱分析的超快光学诊断。观测到铝丝电爆炸扩散阶段出现的等离子体晕层、“纺锤形”结构、“拉链状”结构、分层结构、局部热点、缺口、残留丝核等空间形态不均匀现象,并揭示了其产生原因包括氛围气体放电、径向非均匀汽化、热力学不稳定性、磁流体力学不稳定性。建立了基于自辐射图像的空间形态均匀性量化表征方法与判别准则。研究获得了气压与电流参数对阻性阶段及沉积能量特性的影响规律,并提出了空间形态不均匀性的抑制方法——增加气压与提高电流上升率,最终确定了可实现均匀电爆炸的参数选取方法。