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金剛石微納米粉體機械法制備新技術

項目概況目前，國內外解決作為世界上已知的最硬材料——金剛石的超細粉碎問題，即超硬粉體機械法制備超細粉碎技術，一般很難突破現有的微米級水平。成果應用非線性振動理論，創建高振動強度振動磨系統，振動強度設為 10-16，圍繞非線性振動與高振強所帶起的諸多問題，構建雙質體振動結構，采用非線性振動系統，實施亞近共振方法，輔以變頻技術，解決超硬粉體不細化、易團聚等問題，已進入亞微米或納米級水平。本項目具有國際先進水平，擁有自主知識產權。主要特點在樣機研制和金剛石微粉的振動試驗中，掌握 K 值在上述區間范圍變化時粉碎粒度向納米級細化的條件，使目前國內采用振動磨粉碎方法對金剛石粉體進行粉碎徘徊在 μｍ級水平上的現狀得以突破。體現了成果的先進性；創建高振強系統，對于大多數振動機械，通常振動強度 K 取 4～6，K ≥8 時稱為高振動強度系統，簡稱高振強系統。為達到粉體超細化的目的，本樣機振動強度設為 10-16，圍繞高振強所引起的諸多問題，構建雙質體振動結構，解決超硬粉體細化時的團聚等問題，體現了成果的創新性。技術指標選擇高振動強度振動磨超細粉碎方法，研究高振動強度對超硬粉體粉碎細化的影響，應用非線性振動理論，主振系統采用非線性變節距彈簧，使其剛度為變量，且隨動載荷即振動強度變化而變化，以適應系統變頻調速與近共振的工作需求，要求不僅應達到節能高效之特點，同時能使得系統工作穩定；采用環形橡膠彈簧作為減振系統的減振彈簧，彈性模量小，可獲得大的彈性變形，以實現理想的非線性特性，使系統具有高內阻，可對突加載荷具有良好的吸收及隔振效果。最小振動強度 k ≥8；最大振動強度 k≤18。市場前景金剛石的社會價格為 1-10μm 的，0.4-0.8 元/克拉；0.1-0.2μm 的，10-20 元/克拉，約為微米級價格的 25 倍。我國人造金剛石微粉年產量達 10 億克拉，若其中 10%制成亞微或納米粉，即 1 億克拉，則每年經濟效益為（15-0.6）×1 億≈14 億元，同時產生利稅 4 億元。國內人造金剛石微粉年產量約達 10 億克拉，但所需人造金剛石亞微或納米粉多依賴進口，成果的進一步中試與推廣，將給國內同行企業產生一個非常可觀的經濟增長點。成果的應用與推廣，對于推動我國人造金剛石超硬超細粉體新材料制備及技術升級將產9 生十分重要的意義，并將產生非常顯著的經濟效益與社會效益；人造金剛石亞微米或納米粉體更有著是人造金剛石微粉幾倍乃至數十、百倍的功效，人們對其制備研究與應用前景不可限量。

南京工程學院 2021-04-13

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