第三章 粉末冶金原理粉末概念微观结构性能(合).pdf

第3章 粉末结构与性能分析 1、基本概念 2、粉末微观结构 3、单颗粒的性质 4、粉末的化学性能 5、粉末物理性能 6、粉末工艺性能 7、粉末粒度、比表面及测定 1、基本概念 (1) 粉末体 固体物质根据不同分散程度分 致密体：1mm以上 粉末体：介于二者之间 胶体 ：0.1微米以下 粉末体(1000微米，微米级，亚微米级，纳米级 0.1微米以下的粉末工业中又称为超细粉末) 这一分类方法存在严重不足之处。 粉末体 （简称粉末）由大量的粉末颗粒组成的一种 分散体系，其中的颗粒彼此可以分离。 由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。 粉末体没有固定的形状，由于粉末颗粒之间的相互作 用力远低于通常固体内原子间作用力，表现出流体性 质。 (2)粉末颗粒 粉末颗粒 （简称颗粒）组成粉末体的最小单位或个体 粉末聚集状态：单颗粒，二次颗粒 单颗粒 （individual/singleparticle ） 晶粒或多晶粒 聚集，粉末中能分开并独立存在的最小实体。 一次颗粒 （primary particle）：最先形成的不可以独立 存在的颗粒，它只有聚集成二次颗粒时才能独立存在。 二次颗粒 有多个单颗粒或一次颗粒构成; 由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立 存在的聚集颗粒。 一次颗粒之间形成一定的粘结面，在二次颗粒内存在一些 细微的空隙。 一次颗粒或单颗粒可能是单晶粒颗粒，而更普遍情况下是 多晶粒颗粒，但晶粒间不存在空隙。 一次颗粒往往不能单独存在而聚集在一起，聚集力 主要是物理作用力，而非强化学健结合;  一次颗粒粒度测定:惰性气体表面吸附方法BET 二次颗粒由2种方式获得：  由化合物的单晶体或多晶体经分解、焙烧、还 原、置换或化合等物理化学反应并通过相变或晶 型转变而成；  由极细的单颗粒通过高温处理烧结而成。 二次颗粒粒度测定:x-ray, optical microscope, TEM,SEM 团粒Agglomerates ：由单颗粒或二次颗粒依靠范 德华力的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散， 结合强度不大. 絮凝体garrulous ：用溶胶-凝胶 （Sol-Gel ）方法 制备的粉末，是一种小颗粒聚合在一起的结合。 一般地，粗颗粒以单颗粒存在，细颗粒由于表面发 达而结合，以二次颗粒形式存在。 2、粉末微观结构 （1）粉末颗粒的结晶构造 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， 颗 粒的内部结构非常复杂。 通常的粉末颗粒具有多晶结构，而晶粒的大小取 决于制粉工艺和条件。 用快速冷凝RST技术可制备单晶颗粒 或准晶、 非晶粉末颗粒。 粉末颗粒实际结构的复杂性还表现为晶体的不完 整性。存在许多的缺陷，如：表面缺陷、空隙、 畸变、位错、夹杂、亚结构、第二相、合金元素， 吸附物等 粉末总是储存了较高的晶格畸变能，具有较高的 活性。 TB5 钛合金beta相热加 工后淬火的金相图片 （2 ）颗粒表面状态 ： 一般来说凹凸不平 外表面：包括颗粒表面所有宏观的凸起和凹进的 部分及宽度大于深度的裂纹。 内表面：包括深度超过宽度的裂纹、微缝及颗粒 外表面连通的孔隙等，但不包括封闭在颗粒内的 闭孔。 多孔性颗粒内表面远比外表面复杂、丰富。 粉末发达的表面积储藏着高的表面能 故在加热时一定要保护气氛。 即使是采用机械破碎法制得的陶瓷粉末，从理论上 讲，粗大的颗粒在冲击载荷的作用下会发生沿一定 晶面的解理断裂，形成平整的断裂面。但由于受力 状态的复杂性，解理面并非沿同一晶面进行，而发 生惯穿