粉末冶金新工艺.pptx

昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲;第一章 粉末的制备新技术;昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲;昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲;昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲;昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲; 物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。;颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶 颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质 在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质转变为另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。;球磨制粉包括四个基本要素： 球磨筒 磨球 研磨物料 研磨介质; 在球磨过程中，球磨筒将机械能传递到筒内的球磨物料及介质上，相互间产生正向冲击力、侧向挤压力、摩擦力等，当这些复杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时，细化过程实质上就是大颗粒的不断解理过程；如果粉末的塑性较强，则颗粒的细化过程较为复杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和冷焊等行为，不论何种性质的研磨物料，提高球磨效率的基本原则是一致的。;1.动能准则： 提高磨球的动能 2.碰撞几率准则： 提高磨球的有效碰撞几率;滚筒式 行星式 振动式 搅动式;滚筒式球磨;转速较低时，球料混合体与筒壁做相对滑动运动并保持一定的斜度。随转速的增加，球料混合体斜度增加，抬升高度加大，这时磨球并不脱离筒壁； 转速达一临界值V临1时，磨球开始抛落下来，形成了球与筒及球与球间的碰撞； 转速增加到某一值时，磨球的离心力大于其重力，这时磨球、粉料与磨筒处于相对静止状态，此时研磨作用停止，这个转速被称为临界转速V临2。;D是磨筒的直径;振动球磨;;;行星球磨;搅动球磨;横臂均匀分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨过程中，磨球与粉料一起呈螺旋方式上升，到了上端后在中心搅拌棒周围产生旋涡，然后沿轴线下降，如此循环往复。只要转速和装球量合适，在任何情况下磨筒??部都不会出现死角由于磨球的动能是由转轴横臂的搅动提供的，研磨时不会存在象滚筒球磨那样有临界转速的限制，因此，磨球的动能大大增加。同时还可以采用提高搅动转速。减小磨球直径的办法来提高磨球的总撞击几率而不减小研磨球的总动能，这样才符合了提高机械球磨效率的两个基本准则。;气流研磨法;1.动能准则： 提高粉末颗粒的动能 2.碰撞几率准则： 提高粉末颗粒的碰撞几率;;气流研磨三种类型： 旋涡研磨 冷流冲击 流态化床气流磨;旋涡研磨;冷流冲击;加速效应： 加速后的气体可超过音速； 冷却效应： 气粉混合物的温度能降到零度以下。;;流态化床气流磨;;可获得超细粉体，并且粉末粒度均匀； 由于气体绝热膨胀造成温度下降，所以可研磨低熔点物料； 粉末不与研磨系统部件发生过度的磨损，因此粉末杂质含量少； 针对不同的性质的粉末，可使用空气、N2、Ar等惰性气体。;昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲; 雾化法是一种典型的物理制粉方法，是通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流，或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的。; 雾化机理;过程一：大的液珠当受到外力冲击的瞬间，破碎成数个小液滴，假设在破碎瞬间液体温度不变，则液体的能量变化可近似为液体的表面能增加。 很明显，雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径存在一个对应关系，即：吸收的能量越高则粒径越小；反之亦然。;过程二：液体颗粒破碎的同时，还可能发生颗粒间相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒形状向球形转化，这个过程中，体系的总表面能降低，属于自发过程。;1、能量交换准则 提高单位时间、单位质量液体从系统中吸收能量的效率，以克服表面自由能的增加。 2、快速凝固准则 提高雾化液滴的冷却速度，防止液体微粒的再次聚集。; 雾化制粉分类; 双流雾化法; 金属液由上方孔流出时与沿一定角度高速射击的气体或水相遇，然后被击碎成小液滴，随着液滴与气体或水流的混合流动，液滴的热量被雾化介质迅速带走，使液滴在很短的时间内凝固成为粉末颗粒。;雾化过程的四种情况;气雾化的四个区域;;气雾化制粉的影响因素 （1）气体动能 （2）喷嘴结构 （3）液流性质 （4）喷射方式; 离心雾化法;旋转电极法;;;旋转锭模法（又称旋转坩埚法）：;旋转盘法： 旋转盘法最早于1976的美国Pratt Whitney 飞机制造公司研制出，用来制备超合金粉末。 这种方法获得的粉末平均粒度同园盘转速有关，转速越高，则平均粒度越小，细粉收得率越高。;粉末平均粒度及100目以下粉末收得率随雾化盘转速而变化的情况;;;旋转轮法;旋转杯;旋转网;昆