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金刚石微纳米粉体机械法制备新技术

项目概况目前，国内外解决作为世界上已知的最硬材料——金刚石的超细粉碎问题，即超硬粉体机械法制备超细粉碎技术，一般很难突破现有的微米级水平。成果应用非线性振动理论，创建高振动强度振动磨系统，振动强度设为 10-16，围绕非线性振动与高振强所带起的诸多问题，构建双质体振动结构，采用非线性振动系统，实施亚近共振方法，辅以变频技术，解决超硬粉体不细化、易团聚等问题，已进入亚微米或纳米级水平。本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。主要特点在样机研制和金刚石微粉的振动试验中，掌握 K 值在上述区间范围变化时粉碎粒度向纳米级细化的条件，使目前国内采用振动磨粉碎方法对金刚石粉体进行粉碎徘徊在 μｍ级水平上的现状得以突破。体现了成果的先进性；创建高振强系统，对于大多数振动机械，通常振动强度 K 取 4～6，K ≥8 时称为高振动强度系统，简称高振强系统。为达到粉体超细化的目的，本样机振动强度设为 10-16，围绕高振强所引起的诸多问题，构建双质体振动结构，解决超硬粉体细化时的团聚等问题，体现了成果的创新性。技术指标选择高振动强度振动磨超细粉碎方法，研究高振动强度对超硬粉体粉碎细化的影响，应用非线性振动理论，主振系统采用非线性变节距弹簧，使其刚度为变量，且随动载荷即振动强度变化而变化，以适应系统变频调速与近共振的工作需求，要求不仅应达到节能高效之特点，同时能使得系统工作稳定；采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧，弹性模量小，可获得大的弹性变形，以实现理想的非线性特性，使系统具有高内阻，可对突加载荷具有良好的吸收及隔振效果。最小振动强度 k ≥8；最大振动强度 k≤18。市场前景金刚石的社会价格为 1-10μm 的，0.4-0.8 元/克拉；0.1-0.2μm 的，10-20 元/克拉，约为微米级价格的 25 倍。我国人造金刚石微粉年产量达 10 亿克拉，若其中 10%制成亚微或纳米粉，即 1 亿克拉，则每年经济效益为（15-0.6）×1 亿≈14 亿元，同时产生利税 4 亿元。国内人造金刚石微粉年产量约达 10 亿克拉，但所需人造金刚石亚微或纳米粉多依赖进口，成果的进一步中试与推广，将给国内同行企业产生一个非常可观的经济增长点。成果的应用与推广，对于推动我国人造金刚石超硬超细粉体新材料制备及技术升级将产9 生十分重要的意义，并将产生非常显著的经济效益与社会效益；人造金刚石亚微米或纳米粉体更有着是人造金刚石微粉几倍乃至数十、百倍的功效，人们对其制备研究与应用前景不可限量。

南京工程学院 2021-04-13