第三章机械合金化技术案例.ppt

* ;3.1 机械合金化概述;* ;* ;* ;机械合金化的球磨装置;;搅拌式球磨机是一种最有发展前途而且是能量利用率最高的超细粉破碎设备，同样也是最重要的机械合金化设备。 ;（a）搅拌球磨机的结构和类型? 搅拌球磨机可以按照搅拌器结构、工作方式和工作状况来分类。? ①搅拌器： 搅拌球磨机的搅拌器有多种形式，如桨状叶轮、 辐射状叶轮、偏心或穿孔盘式轮等。;;;;;;（2）滚动球磨机 ?球磨机粉碎物料的作用效果主要取决于球和物料的运动状态,而球和物料的运动状态又取决于球磨筒的转速。球和物料的运动状态有三种基本情况：;;;(3)振动球磨机 振动球磨机是利用磨球在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用从而使物料粉碎的球磨设备。 一般球磨机的振动加速度约为1g左右（g为重力加速度）。而振动球磨机的振动加速度可达重力加速度的3~10倍，其振动??率可达20~25Hz，因而具有很强的粉碎作用。 ;;;3.2 机械合金化工艺参数;;;;;;;;;;3.3 机械合金化的球磨机理;;;;金属粉末的破碎机理;3.3 机械合金化的球磨机理;;;;2 延性/脆性粉末球磨体系;;;3 脆性/脆性粉末球磨体系（Si-Ge固溶体、Mn-Bi金属间化合物、非晶合金）;;3.4 机械合金化原理;;;颗粒粒径和比表面积的变化;密度变化 机械力化学还会引发固体物质密度的变化。固体物质经过机械力粉碎后，表观密度的变化主要是由颗粒粒径大小级配不一造成的；而真密度的变化则是由于固体物质的晶体结构变化或是发生了化学反应所造成的。 经机械力粉磨作用后，物质密度的变化也因物质的不同而异。;晶格畸变及颗粒非晶化 机械冲击力、剪切力、压力等都会造成晶体颗粒形变。发生形变的晶粒，经X射线衍射分析，得不到理想的衍射图，但按X衍射图衍射峰强度和衍射峰的宽度，可以定量分析晶格畸变和无定形化程度。;晶体结构变化;同质异构形物质的变化 机械力化学促进物质发生同质异构变化。 如粉碎ZrO2单斜晶形转变为四方晶系； 粉磨CaCO3，由六方晶系方解石转变为无定形碳酸钙，在有水分存在下，转变为斜方晶系文石； 粉碎Fe2O3由γ- Fe2O3（四方晶系）转化为α-Fe2O3（斜方晶系）。 在行星磨内粉磨二水石膏和滑石的混合物，2h后二水石膏转变为半水石膏。;固相反应 固相间的机械力化学反应，一般在原子、分子水平的相互扩散及其不可逆过程平衡时达成的。然而，固相间的扩散、位移密度、晶格缺陷分布能都依赖于机械活性。通常其速度非常慢。因此，机械力化学反应很难发生。固体内的扩散速率受位错数量和流动作控制。晶格变形可增加位错数量。塑性变形和位错流动有着密切关系。因此，在机械力用下可以直接增加自发的导向扩散速率。 另一方面，压缩、互磨、摩擦、磨损等都能促进反应物的聚集，缩短反应物间的距离并把反应产物从固相表面移开。因此，在室温下，机械力化学诱发固体间的反应是可能的。;降低烧成温度 机械力化学降低烧结温度的原因是多方面的，传统的观点主要是减小粉体粒径，提高物料的均匀性，然而近来的研究认为晶体的有序性降低，提高了分体界面活性，甚至局部在机械力化学的诱导下发生化学反应也是很重要的。;粉体物性变化 机械力化学还引起粉体物性的变化，如分散度、密度、吸附性、导电性、催化特性、烧结性、溶解性、强度等。 eg：催化特性 用振动磨在Ar气氛下粉磨金属Ni，其作为苯的氢催化剂能力显著增大?? Ni粉的比表面积增大了1.6倍，但无法在增大。反应率的增大同格子变形增大互相平行，催化作用的增大主要是格子的变形引起的。;首先是受力作用，颗粒受击而破裂、细化、物料比表面积增大，相应地，晶体结晶程度衰退，晶体结构中晶格产生缺陷并引起晶格位移，系统温度上高。这个阶段的自由能增大。 ;;;;;;;;3.5机械合金化技术制备弥散强化合金;1镍基ODS超合金;* ;* ;;* ;;;2铁基ODS合金;;3弥散强化铝合金;;;;4弥散强化铜合金;;;;;3.4.2 机械合金化制备平衡相材料;;;;;;3.4.3 机械合金化制备非平衡相材料;;;;;;;;;;;;;3.4.4 机械合金化制备功能材料;;;;;