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1、粉末冶金原理,主讲教师：施钢 班级：09材料1、2 2011年8月29日 厦门理工学院,第1章 粉末的制取,粉末制取方法概述 11.08.29 机械粉碎法 11.08.31 机械研磨法 球磨机 滚动球磨机研磨规律 影响球磨的因素 雾化法 还原法 11.09.05 气相沉积法简介 液相沉淀法简介 电解法简介,教学要求、重点与难点,教学要求： 1、了解粉末制取方法 2、了解机械粉碎法的原理、分类及应用 3、 理解机械研磨法 4、 掌握滚动球磨机研磨规律 5、 理解影响球磨的因素 6、 理解雾化法、还原法的原理、工艺、应用及主要影响因素 7、了解气相沉积法、液相沉淀法、电解法的原理及应用 教学的重点
2、：滚动球磨机研磨规律和影响球磨的因素。 雾化法、还原法的原理及应用,粉末制取方法概述,固态下制备粉末： （1）从固态金属与合金制取金属与合金粉末：机械粉碎法和电化腐蚀法； （2）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的还原法， （3）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的还原化合法。 液态下制备粉末： （1）从液态金属与合金制金属与合金粉末的雾化法； （2）从金属盐溶液置换和还原制金属、合金以及包覆粉末的置换法、溶液氢还原法； （3）从金属熔盐中沉淀制金属粉末的熔盐沉淀法； （4）从辅助金属浴中析出制金属化合物粉末的金属浴法； （5）从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的
3、水溶液电解法； （6）从金属熔盐电解制金属和金属化合物粉末的熔盐电解法。 气态下制备粉末： （1）从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法； （2）从气态金属羰基物离解制取金属、合金以及包覆粉末的羰基物热离解法； （3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的气相还原法； （4）从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末及涂层的化学气相沉积法。,机械法：将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化； 物理化学法：借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态。,粉末制取方法概述,机械粉碎法,机械粉碎法：靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的。,碾
4、碎机 双辊滚碎机 颚式破碎机,粗碎设备,锤磨机 棒磨机 球磨机 振动球磨机 搅动球磨机,细碎或研磨设备,机械研磨比较适用于脆性材料。亦可粉碎所有的金属和合金。 旋涡研磨、冷气流粉碎等较适用于研磨制取塑性金属和合金粉末。 机械粉碎法，既是一种独立的制粉方法，又常作为某些制粉方法不可缺少的补充工序，在粉末生产中占有重要的地位。 例如，研磨电解制得的硬脆阴极沉积物，研磨还原制得的海绵状金属块等。,压碎作用为主,击碎作用为主,击碎和磨削等多方面作用,机械研磨法-球磨机,耐磨高铬钢球,机械研磨法滚动球磨机,研磨规律,低转速： 泻落，球的摩擦作用 适宜转速：抛落，球的冲击作用 临界转速：不脱落，不能破碎,
5、欲实现滚动和滑动，要求 转速慢时，球体作滑动还是滚动，不仅取决于筒体的转速，还与装球量有关。 在一定转速和装球量的情况下，筒体转动，球体表面发生倾斜，倾角也一定。,机械研磨法影响球磨的因素,球磨机转速 球体的运动状态随筒体转速而变。实践证明： 时，球体发生抛落； 时，球体滚动； 时，球体以滑动为主。 球的不同状态，对物料的粉碎作用不同： 若需研磨较细的物料时，应选择转速使球体滚动； 若物料较粗、性脆，需要冲击时，选转速使球体发生抛落。 注意，由于推导临界转速时作了一些假设，公式不很精确。影响球磨的因素较复杂，在选择实际球磨转速时，还需综合考虑其他因素，具体分析才能确定。,机械研磨法影响球磨的因
6、素,球磨筒尺寸：研磨硬脆材料，D/L3,保证球的冲击作用。 研磨塑性材料，D/L3,只发生摩擦作用。 装球量： 球体与被研磨物料的比例 球体直径：一般将大小不同的球配合使用 研磨时间 研磨介质,机械研磨法研磨的强化,振动球磨,机械研磨法研磨的强化,搅动球磨,机械研磨法其他机械粉碎法,1、 冷气流粉碎 原理：高速气流带着较粗的颗粒通过喷嘴轰击碎室外中的靶子上，压力立刻从高压（7MPa)降到0.1MPa，发生绝热膨胀，使金属靶和击碎室的温度以下甚至零度以下，冷却了的颗粒被冷却。 可粉碎塑性金属和合金,效果好。,机械研磨法其他机械粉碎法,2、 旋涡研磨 原理：无研磨体，靠被研磨物料颗粒间自撞击和物料
7、颗粒与磨壁、螺旋桨间的撞击进行研磨。气流带起粉末颗粒，使其相互撞击。 为防止细粉末被氧化，可通入惰性气体、还原性气体作为保护气氛。 可有效地研磨塑性金属。 进料可以是细金属丝、切屑及其他废料。,雾化法-雾化形式,雾化法二流雾化,雾化法二流雾化,雾化法二流雾化,水流雾化,颗粒尺寸：,雾化法二流雾化,雾化法二流雾化,气流雾化,颗粒尺寸：,雾化法二流雾化,雾化法离心雾化,雾化法技术,雾化法技术,中国专利2006：有色金属粉体“高速离心雾化法”制备工艺及装置 本发明提供了一种有色金属及合金粉体“高速离心雾化法”制备工艺及装置，具体涉及以下低熔点有色金属及合金粉体“高速离心雾化法”制备工艺及装置。,该工
8、艺是将金属及合金熔化后，经过密闭的加热输送管，将熔融液送到一定气氛的雾化器内，经不同转速的高速离心雾化、急速冷却、收圆、凝固等，即可得到所需产品。 装置主要由熔化炉、高速离心雾化器、集粉桶组成。 可制备粒度的球形、类球形、棒缒形等形貌粉体。工艺及操作简便，产品粒度分布好、含氧量低，可用一套装置制取一种或多种产品，产量大（），具有较好适应性。,还原法固体碳还原法,Fe3O4还原：,T升高，Kp增大，CO%下降，吸热反应 温度越高，所需CO%越小，对还原越有利。,还原法,课堂练习： 经氢气还原氧化铁制备还原铁粉： FeO+H 2 =Fe+H 2O 平衡常数： 讨论还原温度分别为 500 o C ，
9、 600 o C ， 700 o C 时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。,还原法,作业： 用氧化钨的氢还原方法制备还原钨粉： ： WO2 +2H 2 =W+2H 2O 平衡常数： 讨论还原温度分别为 700 o C ， 800 o C ， 900 o C时，平衡常数变化趋势和温度对还原的影响。,还原法固体碳还原法,还原法固体碳还原法,1、18还原剂 2、19铁矿粉 3干燥 4破碎 5筛分 6磁选 7装料 8隧道窑中还原 9卸载 10粗碎 11贮料仓库 12粉碎 13磁选 14分级和筛分 15退火 16均匀化 17自动包装,还原法固体碳还原法,还原法固体碳还原法,液相沉淀法简介,1直接沉淀
10、法： Ba(C3H7)2和Ti(C5H11)4溶解在异丙醇或苯中，水解沉淀得到 BaTiO3微粉。 2均匀沉淀法：不加沉淀剂，而是溶液内生成沉淀剂。 (NH2)2CO+3H2O 2NH4OH+CO； 3OH- +Fe3+ Fe(OH)3 3共沉淀法：在混合的金属盐溶液中添加沉淀剂，即得到各种成分混合均匀的沉淀，再进行热分解。 BaCl2+TiCl2 BaTiO(C2O4)24H2O BaTiO3 4特殊沉淀法： 溶胶凝胶（Sol-gel）法：将金属氧化物或氢氧化物浓溶胶变为凝胶（加入胶凝剂），再将凝胶干燥后熔烧，然后制得氧化物的方法。 凝胶沉淀法：在金属盐溶液中加入有机化合物（作为胶凝剂）使两
11、者在碱中共沉淀，生成由有机化合物构成的凝胶中分散金属氢氧化物那样的复合体。,流程中，碱分解主要是将钨矿物分解，使钨以可溶性的Na2WO4形态进入溶液，而与大量伴生元素如钙、铁、锰等分离，离子交换或镁盐净化-萃取的任务主要是净化除硅、磷、砷，同时将钨从Na2WO4形态转化成（NH4）2WO4形态，氢还原则是将钨由氧化物形态转化成金属钨粉。,气相沉积法简介-化学气相沉积法（CVD）,化学气相沉积法（CVD）：气体原料发生化学反应，生成固态金属粉末。 用于制取难熔化合物粉末。 热分解法： 气相还原法： 复合反应法： 碳化物： 硼化物： 硅化物： 氮化物：,电解法简介,Pb,Cu,小结,教学要求： 1、了解粉末制取方法 2、了解机械粉碎法的原理、分类及应用 3、 理解机械研磨法 4、 掌握滚动球磨机研磨规律 5、 理解影响球磨的因素 6、 理解雾化法、还原法的原理、工艺、应用及主要影响因素 7、了解气相沉积法、液相沉淀法、电解法的原理及应用 教学的重点：滚动球磨机研磨规律和影响球磨的因素。 雾化法、还原法的原理及应用,