粉末冶金原理第1章 粉末的制取

粉末冶金原理

第1章粉末的制取粉末制取方法概述11.08.29機械粉碎法11.08.31機械研磨法球磨機滾動球磨機研磨規(guī)律影響球磨的因素霧化法復原法11.09.05氣相沉積法簡介液相沉淀法簡介電解法簡介

教學要求、重點與難點教學要求：1、了解粉末制取方法2、了解機械粉碎法的原理、分類及應用3、理解機械研磨法4、掌握滾動球磨機研磨規(guī)律5、理解影響球磨的因素6、理解霧化法、復原法的原理、工藝、應用及主要影響因素7、了解氣相沉積法、液相沉淀法、電解法的原理及應用教學的重點：滾動球磨機研磨規(guī)律和影響球磨的因素。霧化法、復原法的原理及應用粉末制取方法概述固態(tài)下制備粉末：〔1〕從固態(tài)金屬與合金制取金屬與合金粉末：機械粉碎法和電化腐蝕法；〔2〕從固態(tài)金屬氧化物及鹽類制取金屬與合金粉末的復原法，〔3〕從金屬和非金屬粉末、金屬氧化物和非金屬粉末制取金屬化合物粉末的復原化合法。

液態(tài)下制備粉末：〔1〕從液態(tài)金屬與合金制金屬與合金粉末的霧化法；〔2〕從金屬鹽溶液置換和復原制金屬、合金以及包覆粉末的置換法、溶液氫復原法；〔3〕從金屬熔鹽中沉淀制金屬粉末的熔鹽沉淀法；〔4〕從輔助金屬浴中析出制金屬化合物粉末的金屬浴法；〔5〕從金屬鹽溶液電解制金屬與合金粉末的水溶液電解法；〔6〕從金屬熔鹽電解制金屬和金屬化合物粉末的熔鹽電解法。氣態(tài)下制備粉末：〔1〕從金屬蒸氣冷凝制取金屬粉末的蒸氣冷凝法；〔2〕從氣態(tài)金屬羰基物離解制取金屬、合金以及包覆粉末的羰基物熱離解法；〔3〕從氣態(tài)金屬鹵化物氣相復原制取金屬、合金粉末以及金屬、合金涂層的氣相復原法；〔4〕從氣態(tài)金屬鹵化物沉積制取金屬化合物粉末及涂層的化學氣相沉積法。機械法：將原材料機械地粉碎，而化學成分根本上不發(fā)生變化；物理化學法：借助化學的或物理的作用，改變原材料的化學成分或聚集狀態(tài)。粉末制取方法概述機械粉碎法機械粉碎法：靠壓碎、擊碎和磨削等作用，將塊狀金屬或合金機械地粉碎成粉末的。粗碎設備錘磨機棒磨機球磨機振動球磨機攪動球磨機細碎或研磨設備機械研磨比較適用于脆性材料。亦可粉碎所有的金屬和合金。旋渦研磨、冷氣流粉碎等較適用于研磨制取塑性金屬和合金粉末。機械粉碎法，既是一種獨立的制粉方法，又常作為某些制粉方法不可缺少的補充工序，在粉末生產(chǎn)中占有重要的地位。例如，研磨電解制得的硬脆陰極沉積物，研磨復原制得的海綿狀金屬塊等。壓碎作用為主擊碎作用為主擊碎和磨削等多方面作用機械研磨法--球磨機耐磨高鉻鋼球

機械研磨法—滾動球磨機研磨規(guī)律低轉(zhuǎn)速：瀉落，球的摩擦作用適宜轉(zhuǎn)速：拋落，球的沖擊作用臨界轉(zhuǎn)速：不脫落，不能破碎欲實現(xiàn)滾動和滑動，要求轉(zhuǎn)速慢時，球體作滑動還是滾動，不僅取決于筒體的轉(zhuǎn)速，還與裝球量有關。在一定轉(zhuǎn)速和裝球量的情況下，筒體轉(zhuǎn)動，球體外表發(fā)生傾斜，傾角也一定。機械研磨法—影響球磨的因素球磨機轉(zhuǎn)速球體的運動狀態(tài)隨筒體轉(zhuǎn)速而變。實踐證明：時，球體發(fā)生拋落；時，球體滾動；時，球體以滑動為主。球的不同狀態(tài)，對物料的粉碎作用不同：假設需研磨較細的物料時，應選擇轉(zhuǎn)速使球體滾動；假設物料較粗、性脆，需要沖擊時，選轉(zhuǎn)速使球體發(fā)生拋落。注意，由于推導臨界轉(zhuǎn)速時作了一些假設，公式不很精確。影響球磨的因素較復雜，在選擇實際球磨轉(zhuǎn)速時，還需綜合考慮其他因素，具體分析才能確定。機械研磨法—影響球磨的因素球磨筒尺寸：研磨硬脆材料，D/L>3,保證球的沖擊作用。研磨塑性材料，D/L<3,只發(fā)生摩擦作用。裝球量：球體與被研磨物料的比例球體直徑：一般將大小不同的球配合使用研磨時間研磨介質(zhì)機械研磨法—研磨的強化振動球磨機械研磨法—研磨的強化攪動球磨機械研磨法—其他機械粉碎法1、冷氣流粉碎原理：高速氣流帶著較粗的顆粒通過噴嘴轟擊碎室外中的靶子上，壓力立刻從高壓〔7MPa)降到0.1MPa，發(fā)生絕熱膨脹，使金屬靶和擊碎室的溫度以下甚至零度以下，冷卻了的顆粒被冷卻。可粉碎塑性金屬和合金,效果好。機械研磨法—其他機械粉碎法2、旋渦研磨原理：無研磨體，靠被研磨物料顆粒間自撞擊和物料顆粒與磨壁、螺旋槳間的撞擊進行研磨。氣流帶起粉末顆粒，使其相互撞擊。

為防止細粉末被氧化，可通入惰性氣體、復原性氣體作為保護氣氛。

可有效地研磨塑性金屬。進料可以是細金屬絲、切屑及其他廢料。霧化法--霧化形式霧化法—二流霧化霧化法—二流霧化霧化法—二流霧化水流霧化顆粒尺寸：霧化法—二流霧化霧化法—二流霧化氣流霧化顆粒尺寸：霧化法—二流霧化霧化法—離心霧化中國專利2006：有色金屬粉體“高速離心霧化法〞制備工藝及裝置本創(chuàng)造提供了一種有色金屬及合金粉體“高速離心霧化法〞制備工藝及裝置，具體涉及５００℃以下低熔點有色金屬及合金粉體“高速離心霧化法〞制備工藝及裝置。該工藝是將金屬及合金熔化后，經(jīng)過密閉的加熱輸送管，將熔融液送到一定氣氛的霧化器內(nèi)，經(jīng)不同轉(zhuǎn)速的高速離心霧化、急速冷卻、收圓、凝固等，即可得到所需產(chǎn)品。裝置主要由熔化爐、高速離心霧化器、集粉桶組成?？芍苽淞６龋场保埃埃恚淼那蛐?、類球形、棒縋形等形貌粉體。工藝及操作簡便，產(chǎn)品粒度分布好、含氧量低，可用一套裝置制取一種或多種產(chǎn)品，產(chǎn)量大〔１２０～１７０ｋｇ／ｈ〕，具有較好適應性。復原法—固體碳復原法Fe3O4復原：T升高，Kp增大，CO%下降，吸熱反響溫度越高，所需CO%越小，對復原越有利。復原法課堂練習：經(jīng)氫氣復原氧化鐵制備復原鐵粉：FeO+H2=Fe+H2O

平衡常數(shù)：

討論復原溫度分別為500oC，600oC，700oC時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對復原的影響。復原法作業(yè)：用氧化鎢的氫復原方法制備復原鎢粉：：WO2+2H2=W+2H2O

平衡常數(shù)：

討論復原溫度分別為700oC，800oC，900oC時，平衡常數(shù)變化趨勢和溫度對復原的影響。復原法—固體碳復原法復原法—固體碳復原法復原法—固體碳復原法復原法—固體碳復原法液相沉淀法簡介1．直接沉淀法：Ba(C3H7)2和Ti(C5H11)4溶解在異丙醇或苯中，水解沉淀得到

BaTiO3微粉。2．均勻沉淀法：不加沉淀劑，而是溶液內(nèi)生成沉淀劑。

(NH2)2CO+3H2O—>2NH4OH+CO↑；

3OH-+Fe3+—>Fe(OH)3↓3．共沉淀法：在混合的金屬鹽溶液中添加沉淀劑，即得到各種成分混合均勻的沉淀，再進行熱分解。

BaCl2+TiCl2

—>BaTiO(C2O4)2·4H2O

—>BaTiO34．特殊沉淀法：

①溶膠——凝膠〔Sol-gel〕法：將金屬氧化物或氫氧化物濃溶膠變?yōu)槟z〔參加膠凝劑〕，再將凝膠枯燥后熔燒，然后制得氧化物的方法。

②凝膠——沉淀法：在金屬鹽溶液中參加有機化合物〔作為膠凝劑〕使兩者在堿中共沉淀，生成由有機化合物構(gòu)成的凝膠中分散金屬氫氧化物那樣的復合體。流程中，堿分解主要是將鎢礦物分解，使鎢以可溶性的Na2WO4形態(tài)進入溶液，而與大量伴生元素如鈣、鐵、錳等別離，離子交換或鎂鹽凈化-萃取的任務主要是凈化除硅、磷、砷，同時將鎢從Na2WO4形態(tài)轉(zhuǎn)化成〔NH4〕2WO4形態(tài)，氫復原那么是將鎢由氧化物形態(tài)轉(zhuǎn)化成金屬鎢粉。氣相沉積法簡介--化學氣相沉積法〔CVD〕化學氣相沉積法〔CVD〕：氣體原料發(fā)生化學反響，生成固態(tài)金屬粉末。用于制取難熔化合物粉末。熱分解法：

氣相復原法：復合反響法：碳化物：硼化物：硅化物：氮化物：電解法簡介PbCu小結(jié)教學要求：1、了解粉末制取方法