[材料科学]粉体工程总复习.ppt

1. 晶格畸变 晶格畸变：晶格中质点的排列，部分失去周期性，导致晶面间距变化、晶格缺陷及形成非晶态结构 机械力使局部晶粒产生畸变及结晶程度降低 2. 晶型转变 由于机械力反复作用，经格内积聚的能量不断增加，使结合键断裂并重新排列成新的结合键 1）脱水效应 二水石膏在粉磨过程中脱去 Ca(OH)2加入SiO2粉磨，脱水 Mg(OH)2加入SiO2粉磨，脱水 2）固相反应 粉体受机械力反复作用，颗粒局部产生分解反应、溶解反应、水合反应、合金化、固溶化、金属与有机化合物的聚合反应，及直接形成新的固相反应现象 机械力化学反应的特点：机械力化学反应与宏观温度无直接关系 （1）分解反应 （2）化合反应 （3）置换反应 （4）其他反应 3）机械合金化 高能粉碎过程，合成弥散强化合金、纳米晶合金及金属间化合物等。 高能球磨过程中，磨介对粉体大量反复碰撞、挤压。使颗粒晶体不断重复冷焊、断裂、再焊接的过程，最终合金化。 在高应变速率下，由位错密集网络组成的切变带形成是产生纳米晶结构主要机制 2. 粉体活性 粉碎过程中，颗粒储存大量能量，热力学不稳定 粉体活性提高，化学反应所需的活化能降低 在后续固相反应中，显著提高反应速度、反应程度、降低反应温度 粉体活性反映出粉体与周围介质的相互作用的能力 吸附性 润湿性 反应性 溶解性 催化性 4. 润湿性判别 只要测出三相平衡接触角θ，就可判定固体表面的润湿程度 习惯上： θ90o：不润湿 θ90o：润湿 θ=0o：铺展（完全润湿） 显然， θ越小，固体的润湿性就越好 2. 颗粒在水-气表面的漂浮于润湿 （1）θ=0：颗粒完全润湿 （2）θ90o：(a)颗粒不被润湿，漂浮在水-气表面上 (b)颗粒不被润湿，若颗粒的剩余重力不足以克服水-气表面的张力，颗粒将漂浮在水-气表面上 （a）可忽略重力时 （b）重力作用明显时 （3）0θ90o：(a)在水-气表面张力的铅垂方向分离的作用下，颗粒有进入水中的趋势，大部分表面积被浸没在水中 (b)在重力作用下，颗粒进入水中，产生的前进接触角θa大于θ甚至大于90o，颗粒的剩余重力被水-气表面张力在铅垂方向分离平衡，颗粒漂浮在水-气表面 （a）可忽略重力时 （b）重力作用明显时 3. 密集态粉体中的液体 1）密集态粉体中的液体分布状态 颗粒内液：颗粒结构液，颗粒内部结构空隙内的液体，是一种物理化学结合液 颗粒外液：颗粒表面吸附液+微孔毛细管液（物理化学结合液）及巨孔毛细管液、空隙液和湿润液（机械结合液） 密集态粉体的润湿是指颗粒外液形成的润湿。 按液体含量分：吸附液、契形液、毛细管上升液 采用实验测试： 粉体表面亲油度=100-亲水度(%) 氮气和水蒸气的等温吸附法测粉体的表面亲水度： 吸附N2时，由于N2的偶极子能量的作用，N2基本覆盖粉体颗粒的全部表面 吸附水蒸气时，只有亲水的部分才发生吸附 液体润湿性的判据：三相平衡接触角 接触角测量方法：黏结压制成型，再测量 简便，数据比较准确 尺寸小的粉体，黏结剂的用量影响测量结果 堆积结构对润湿接触角有影响 其他测量方法： 1. 粉体浸透速度法 垂直浸透法 水平浸透法 测量过程 (1)将粉体装入玻璃管，一端封口，振动或敲击密实 (2)使玻璃管与润湿液体接触，并读取润湿时间 (3)记录润湿时间与被润湿粉体的高度或长度 计算接触角θ： l：润湿粉体的高度（长度） t：润湿时间；σGL：表面张力；η：液体动力黏度 r：颗粒间孔道视为毛细管时的平均管径 可用对粉体完全润湿的液体标定r 或用Kozeny方法处理 或简单地取r=Dp/2，但误差较大 测量原理：液体弯曲液面附加压力的毛细管现象 装填密度对测量结果有一定影响 注意样品装填的均匀性控制 2. 气体吸附法 以水蒸气和N2为吸附气体 测出各自对粉体的吸附量 以BET吸附法测量粉体表面积 求出单位面积对H2O和N2的吸附量 粉体润湿判断： 亲水表面： 疏水表面： 3. 浸湿热法 浸湿热：粉体被液体浸湿时放出的热量。 浸湿前，S-G表面焓 浸湿后，S-L表面焓 浸湿热： 将杨氏方程 代入得： 测得浸湿热Q，可得三相平衡角θ 粉体浸湿热测量过程： 1. 粉体放入安瓿瓶，固定搅拌器 2. 在恒热的液体容器中搅拌均匀加热 3. 温度恒定后，松开安瓿瓶，撞击撞针破碎 4. 散落粉体与液体接触并润湿 5. 释放的浸湿热，由精密量热计测量 精度高，可获得微量浸湿热 凝聚：在气相、液相或其他粉体介质中，粉体形成不均匀的聚集状态（由粉体的性状和与介质的相互作用引起的） 分散：在气相、液相或其他粉体介质中，粉体颗粒处于均匀、离散的分布状态（需要对粉体性状和介质人工调控实现） 7.