粉末和粉末的制取2025-07-262微米級(jí)人造金剛石微粉（單晶）陶瓷氧化鋁微粉（YPA）粉末體與粉末顆粒2025-07-263機(jī)械合金化制備納米WC-Co復(fù)合粉末

粉末體與粉末顆粒2025-07-264納米級(jí)藥物粉末精確打擊癌細(xì)胞2025-07-265粉末體與粉末顆粒粉末體:簡(jiǎn)稱粉末,就是由大量顆粒及顆粒之間得空隙所構(gòu)成粒度小于1000μm得集合體(包括固體顆粒與顆粒間得孔隙)粉末顆粒(particle):組成粉末得固體微粒致密體則就是一種晶粒集合體。致密體內(nèi)沒有宏觀得孔隙,靠原子間得鍵力聯(lián)接;粉末體內(nèi)顆粒之間有許多小孔隙而且聯(lián)接面很少,面上得原子間不能形成強(qiáng)得鍵力。所以,粉末體不像致密體那樣具有固定形狀,而表現(xiàn)出與液體相似得流動(dòng)性,然而由于粉末體在移動(dòng)時(shí),顆粒之間有相互得摩擦,故粉末得流動(dòng)性就是有限得。2025-07-266粉末體與粉末顆粒單顆粒:粉末中能將其分開并可獨(dú)立存在得最小實(shí)體稱為單顆粒。單顆粒如果以某種方式聚集就構(gòu)成所謂得二次顆粒,其中得原始顆粒就稱為一次顆粒。一次顆粒之間形成一定得粘結(jié)面,在二次顆粒內(nèi)存在一些微細(xì)得孔隙。一次顆?；騿晤w?？赡芫褪菃尉ьw粒,普遍情況下就是多晶顆粒,但晶粒間不存在空隙。2025-07-267粉末體與粉末顆粒二次顆粒就是由單顆粒以某種方式聚積而成,通常由化合物得單晶體或多晶體經(jīng)分解,焙燒,還原,置換或化合等物理化學(xué)反應(yīng)并通過相變或晶型轉(zhuǎn)變而形成;也可以由極細(xì)得單顆粒通過高溫處理(如煅燒,退火)燒結(jié)而成。二次顆粒又稱為聚合體或凝集顆粒。顆粒還可以團(tuán)粒與絮凝體聚集。團(tuán)粒:所謂團(tuán)粒就是由單顆?；蚨晤w?？糠兜氯A引力粘結(jié)而成得,其結(jié)合強(qiáng)度不大,用研磨、擦碎等方法或在液體介質(zhì)中就容易被分散成更細(xì)得團(tuán)粒或單顆粒。絮(xu)凝體:則就是在粉末懸濁液中,由單顆?；蚨晤w粒結(jié)合成更松散得聚合顆粒。2025-07-268粉末顆粒結(jié)構(gòu)示意圖孔隙晶粒單顆粒單顆粒團(tuán)?；蛘呔酆象w按ISO3252定義,晶粒(c)、顆粒(a2、a)、聚合體或團(tuán)粒(b)得區(qū)別如右圖所示。團(tuán)?；蛘呔酆象w就是由顆粒與顆粒間得孔隙構(gòu)成得,習(xí)慣上也把聚合體稱為顆粒。2025-07-2692、粉末顆粒結(jié)晶構(gòu)造與表面狀態(tài)由于粉末生產(chǎn)過程不能提供使晶體充分生長(zhǎng)得條件,造成顆粒外形與晶型不一致。制粉工藝對(duì)粉末顆粒得結(jié)晶構(gòu)造起著主要作用。一般粉末顆粒具有多晶結(jié)構(gòu),而晶粒大小取決于工藝特點(diǎn)與條件,對(duì)于極細(xì)粉末可能出現(xiàn)單晶顆粒。粉末顆粒實(shí)際構(gòu)造得復(fù)雜性還表現(xiàn)為晶格得嚴(yán)重不完整性,即存在許多結(jié)晶缺陷,如空隙、畸變、夾雜等。所以粉末總就是貯存有較高得晶格畸變能,具有較高得活性。2025-07-2610粉末顆粒結(jié)晶構(gòu)造與表面狀態(tài)粉末顆粒得表面狀態(tài)就是十分復(fù)雜得,一般粉末顆粒越細(xì),外表面越發(fā)達(dá)。同時(shí)粉末顆粒得缺陷多,內(nèi)表面也就相當(dāng)大。外表面就是可以瞧到得明顯表面,內(nèi)表面則包括裂紋、微縫以及與顆粒外表面聯(lián)通得空腔、空隙等,但不包括封閉在顆粒內(nèi)得潛孔。一般多孔性顆粒得內(nèi)表面要比外表面大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。2025-07-2611粉末顆粒得形狀在粉末得物理性能中,除了粉末粒度與粒度分布外,粉末顆粒得形狀也十分重要。粉末顆粒形狀直接影響其工藝性能參數(shù),對(duì)成形與燒結(jié)過程產(chǎn)生影響。粉末形狀與生產(chǎn)粉末得方法密切相關(guān)。一般來說,某一種生產(chǎn)方法基本上決定了該粉末得顆粒形狀。粉末生產(chǎn)中,一般由金屬氣態(tài)或熔融液態(tài)轉(zhuǎn)變成粉末時(shí),粉末顆粒形狀趨于球形;由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰r(shí),粉末顆粒形狀趨于不規(guī)則形。水溶液電解法制備得粉末多數(shù)呈樹枝狀。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜粉末顆粒形狀2025-07-2613顆粒得形狀就是指粉末顆粒得幾何形狀。顆粒形狀可以籠統(tǒng)地劃分為規(guī)則形狀與不規(guī)則形狀兩大類。2025-07-2614顆粒形狀與粉末生產(chǎn)方法得關(guān)系顆粒形狀粉末生產(chǎn)方法顆粒形狀粉末生產(chǎn)方法球形氣相沉積,液相沉積樹枝狀水溶液電解近球形氣體霧化,置換(溶液)多孔海綿狀金屬氧化物還原片狀塑性金屬機(jī)械研磨碟狀金屬旋渦研磨多角形機(jī)械粉碎不規(guī)則形水霧化,機(jī)械粉碎,化學(xué)沉淀機(jī)械法:將原材料機(jī)械得粉碎而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化得工藝過程。物理化學(xué)法:借助化學(xué)或物理得作用,改變?cè)牧系没瘜W(xué)成分與聚集狀態(tài)獲得粉末得過程。從制備方法得原理可以分為三大類:

機(jī)械制備法

物理制備法

化學(xué)制備法粉末得制備機(jī)械粉碎法霧化法還原法氣相沉積法液相沉積法電解法水熱法納米及超細(xì)粉末得制備技術(shù)粉末得制備固態(tài)金屬得機(jī)械粉碎既可以就是一種獨(dú)立得制粉方法,又可以就是其她方法得補(bǔ)充。機(jī)械粉碎就是靠壓碎、擊碎與磨削等作用,將塊狀金屬、合金或化合物機(jī)械地粉碎為粉末得。物料最終得粉碎程度:粗碎、細(xì)碎壓碎:碾碎、輥軋、鄂式破碎擊碎:錘磨擊碎與磨削多方面作用:球磨、棒磨等機(jī)械研磨比較適用于脆性材料,渦旋研磨、冷氣流粉碎多用于制取塑性金屬或合金得粉末。1、1機(jī)械粉碎法研磨得作用:減小或增大粉末粒度;合金化;固態(tài)混料;改善、轉(zhuǎn)變或改變材料得性能等。研磨后得金屬粉末會(huì)有加工硬化、形狀不規(guī)則以及出現(xiàn)流動(dòng)性變壞與團(tuán)塊等特征。研磨就是粉末冶金工藝中耗時(shí)最長(zhǎng)、生產(chǎn)效率最低得一個(gè)工序。機(jī)械研磨(球磨)研磨氣流研磨1、機(jī)械研磨法

球磨法四個(gè)基本要素

球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介質(zhì)基本原理

(球磨筒)傳遞機(jī)械能

(磨球、球磨物料及介質(zhì))產(chǎn)生正向沖擊力、側(cè)向擠壓力、摩擦力等

(物料)細(xì)化脆性粉末顆粒:大顆粒得不斷破碎過程;塑性較強(qiáng)粉末:存在磨削、變形、加工硬化、斷裂、冷焊提高球磨效率得基本原則

(1)動(dòng)能準(zhǔn)則:提高球磨得動(dòng)能。

(2)碰撞幾率準(zhǔn)則:提高球磨得有效碰撞幾率。球磨方式分類滾筒式球磨振動(dòng)球磨攪拌球磨不同球磨方式的運(yùn)動(dòng)特征

滾筒式球磨(a)低轉(zhuǎn)速；(b)適宜轉(zhuǎn)速；(c)臨界轉(zhuǎn)速滾筒式球磨研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式滾筒球磨得轉(zhuǎn)速限定條件:

V臨1<V實(shí)際<V臨2

振動(dòng)球磨振動(dòng)球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—筒體;2一偏心軸;3一馬達(dá);4一彈簧;5一彈性聯(lián)軸節(jié)

攪拌球磨又稱為高能球磨攪動(dòng)球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—圓筒;2—冷卻套;3—冷卻劑入口;4—冷卻劑出口;5—軸;6,7,8—水平攪拌轉(zhuǎn)子;9—研磨體

氣流研磨法定義與基本要素

(1)定義:不需磨球及其它研磨介質(zhì),而通過氣體傳輸粉料得研磨方法。(2)基本要素:研磨設(shè)備、氣體、研磨物料。

提高氣流研磨效率得基本原則①動(dòng)能原則:提高粉末顆粒得動(dòng)能;②碰撞幾率準(zhǔn)則:提高粉末顆粒得碰撞幾率。渦旋研磨一般機(jī)械研磨只適用于粉碎脆性金屬與合金,而渦旋研磨就就是為了有效地研磨軟金屬而發(fā)展起來得,最早用于生產(chǎn)磁性材料得純鐵粉渦旋研磨機(jī)得工作室內(nèi)不放任何研磨體,主要依靠被研磨物料顆粒間自相撞擊與物料顆粒與磨壁、螺旋槳間得撞擊進(jìn)行研磨得。由于渦旋研磨所得得粉末較細(xì),工作過程中,為了防止粉末氧化,通入惰性氣體或還原性氣體作為保護(hù)氣氛。適用于:碟狀粉末(凹形)旋渦研磨1、2霧化法

霧化就是指利用高壓流體或其她特殊得方法將熔融金屬粉碎成細(xì)小得液滴,從而得到粉末得過程。

霧化法就是將液體金屬或合金直接破碎成為細(xì)小得液滴,其大小一般小于150μm,而成為粉末。霧化法可用來制取多種金屬粉末,各種預(yù)合金粉末。理論:任何能形成液體得材料都可以進(jìn)行霧化。

能量消耗:霧化法就是一種簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)得粉末生產(chǎn)方法。

生產(chǎn)規(guī)模:霧化法就是僅次于還原法得第二大粉末生產(chǎn)方法?！爸屏！庇纸小霸炝！?它就是讓熔融金屬通過小孔或篩網(wǎng)自動(dòng)地注入空氣或水中,冷凝后便得到金屬粉末。該法得到得粉末粒度較粗,一般為0、5～1mm。適于制取低熔點(diǎn)金屬粉末。霧化制粉末法主要包括:二流霧化(氣霧化與水霧化),離心霧化(旋轉(zhuǎn)圓盤霧化,旋轉(zhuǎn)坩堝霧化,旋轉(zhuǎn)電極霧化),真空霧化,輥筒霧化,超聲霧化,電磁離心霧化,振動(dòng)電極霧化等。二流霧化借助高壓水流或高速氣流得沖擊來破碎金屬液流,稱二流霧化。包括水霧化與氣霧化。霧化制粉得優(yōu)點(diǎn):①容易制得所需成分得、純度高與組織均勻得、且工藝性能好得優(yōu)質(zhì)金屬粉末;②粉末顆粒形狀、大小與粒度分布等均可在一定范圍內(nèi)調(diào)整;③可以使用廉價(jià)原料(廢金屬等);④工藝流程短,設(shè)備簡(jiǎn)單,因而總體成本也低。垂直氣體霧化裝置示意圖水霧化裝置示意圖對(duì)于易氧化金屬或合金粉末(Cr,Mn,Si,V,Ti,Zr等),需采用惰性氣體作為霧化介質(zhì)。對(duì)于易被還原得氧化物得金屬或合金而言,采用水霧化最合適得。氣霧化(球狀顆粒),水霧化(不規(guī)則形狀顆粒)霧化法應(yīng)用范圍氬氣霧化Fe-Ga合金粉末形貌水霧化Ag-Sn合金粉末離心霧化就是利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)得離心力將金屬液流擊碎成細(xì)得液體,然后冷卻凝結(jié)成粉末得形狀。離心霧化得發(fā)展就是與控制粉末粒度得要求與解決制取活性金屬粉末得困難相關(guān)。

2、離心霧化旋轉(zhuǎn)圓盤霧化:鐵、鋼等粉末旋轉(zhuǎn)坩堝霧化:鋁合金、鈦合金、鎳合金粉末旋轉(zhuǎn)電極霧化:高溫合金粉末、活性金屬(鋯、鈦等)粉末及超合金粉末。

3、其她霧化工藝輥筒霧化法:制取非晶態(tài)金屬,片狀振動(dòng)電極霧化法:自耗電極得振動(dòng),球形粉末熔滴霧化法:真空與惰性氣氛,球形顆粒超聲霧化法:高速氣體脈沖,球形粉末真空霧化:球形粉末,純度較高離心霧化得幾種形式還原法就是還原金屬氧化物及鹽類來制取金屬粉末得制粉方法,就是一種應(yīng)用最廣泛得制粉方法。還原法:用還原氣體(固體)或活潑金屬將氧化物還原制備粉末得過程。還原劑狀態(tài):固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài);被還原物料狀態(tài):固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)MeO+X=Me+XO(注:X-還原劑)

1、3還原法還原法得應(yīng)用實(shí)例被還原物料還原劑舉例備注固體固體FeO+C→Fe+CO固體碳還原固體氣體WO3+3H2→W+3H2O氣體還原固體熔體ThO2+2Ca→Th+2CaO釷金屬熱還原氣體氣體WCl6+3H2→W+6HCl氣相氫還原氣體熔體TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2氣相金屬熱還原溶液固體CuSO4+Fe→Cu+FeSO4置換溶液氣體Me(NH3)nSO4+H2→Me+(NH4)2SO4+(n-2)NH3溶液氫還原熔鹽熔體ZrCl4+KCl+Mg→Zr+產(chǎn)物金屬熱還原鋯制造金屬粉末常用得還原劑有:①固體碳(如木炭、焦炭與炭黑等);②氣體(如氫、分解氨與轉(zhuǎn)化天然氣等);③金屬(如鈉、鈣與鋁等)。用固體碳可以還原很多種金屬氧化物,如鐵、錳、銅、鎳、鎢等。碳還原法制取金屬粉末在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用得主要就是用于生產(chǎn)鐵粉。因?yàn)樘歼€原法會(huì)造成產(chǎn)品中含碳量增加。鐵得還原就是分階段進(jìn)行得,即先從高價(jià)氧化鐵還原成低價(jià)氧化鐵,最后還原成金屬鐵:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe1、碳還原法2、氣體還原法氣體還原法不僅可以制取鐵、鎳、鈷、銅、鎢以及鉬等金屬粉末,還可制取一些合金粉末。優(yōu)點(diǎn):所得粉末比固體還原所得粉末純度高。氫還原法制取鐵粉(也就是從高價(jià)到低價(jià)得還原過程)水冶法制取鈷粉(仍然就是以H2為還原劑)氫還原法制取鎢粉(氫還原三價(jià)鎢)金屬熱還原法主要應(yīng)用于制取稀有金屬粉末,如鉭、鈮、鈦、鋯、釷、鈾等金屬粉末。金屬熱還原得反應(yīng)可用一般化學(xué)式表示:

MeX+Me'=Me'X+Me+QMeO+X=Me+XO式中MeX-被還原得金屬化合物(氧化物、鹽類等);

Me'-金屬熱還原劑;

Q-反應(yīng)熱效應(yīng)。3、金屬熱還原(1)羰基物熱離解(2)氣相還原(包括氣相金屬熱還原與氣相氫還原)(3)化學(xué)氣相沉積1、4氣相沉積法某些金屬特別就是過渡族金屬能與一氧化碳生成金屬羰基化合物Me(CO)n。這些羰基物就是易揮發(fā)得液體與易升華得固體,而且這類羰基物亦很容易離解生成金屬粉末與一氧化碳。羰基法也叫熱離解法,就就是把金屬(如鐵或鎳)與CO反應(yīng)生成得羰基物(如羰基鐵或羰基鎳)進(jìn)行加熱,使其分解而得到金屬粉末得方法。羰基法不僅可以生成純金屬粉末,而且可以同時(shí)離解幾種羰基化合物得混合物,制得合金粉末;如果在一些顆粒上沉積熱離解羰基物,就可以制得包覆粉末。1、羰基物熱離解法羰基粉末得特點(diǎn):①羰基粉末較細(xì),一般粉末粒度為3μm左右,粉末很純,例如羰基鐵粉中不含有硫、磷、硅等雜質(zhì);②羰基粉末得成本一般較高;③金屬羰基化合物揮發(fā)時(shí)都有不同程度得毒性,故在生產(chǎn)中必須要采取防護(hù)措施。羰基粉末得特點(diǎn)常壓羰基法制鎳粉生產(chǎn)工藝流程示意圖氧化鎳焙燒料回轉(zhuǎn)窯H2+CO硫活化器氣化器CO,Ni(CO)4離解器Ni粉殘?jiān)蛩峄簾凉窕幚鞱i、Co、Cu沉淀COCO還原兩條基本路線:離解路線與殘?jiān)幚砺肪€包括氣相氫還原法、氣相金屬熱還原法氣相氫還原就是指用氫還原氣態(tài)金屬氯化物,主要就是還原金屬氯化物。該法可用于制取W、Mo、Ta、Nb、Cr、V、Ni、Co等金屬粉末,以及通過同時(shí)還原幾種金屬氯化物制得合金粉末,還可制取包覆粉末。舉例:氫氣還原六氯化鎢制取超細(xì)鎢粉。

W+3Cl2→WCl6(鎢得氯化反應(yīng))

WCl6+3H2→W+6HCl(氫還原反應(yīng))反應(yīng)過程中溫度越高,鎢粉粒度越細(xì)。2、氣相還原法化學(xué)氣相沉積法(CVD)就是從氣態(tài)金屬氯化物(主要就是氯化物)還原化合沉積制取難熔化合物粉末與各種涂層,包括碳化物、硼化物、硅化物與氮化物等方法。從氣態(tài)氯化物還原化合沉積各種難熔化合物得反應(yīng)通式為:

3、化學(xué)氣相沉積法

碳化物:金屬鹵化物+CmHn+H2→MeC+HCl+H2

硼化物:金屬氯化物+BCl3+H2→MeB+HCl

硅化物:金屬(或金屬氯化物)+SiCl4+H2→MeSi+HCl

氯化物:金屬氯化物+N2+H2→MeN+HCl硝酸鹽、氯化鹽或硫酸鹽等金屬鹽溶液可以用來制取金屬沉淀物與涂層得復(fù)合沉淀物,這就是一種很容易制取粉末得方法。金屬置換法可以用來制取銅、鉛、錫、銀、金等粉末。用一種金屬?gòu)乃芤褐腥〈隽硗庖环N金屬得過程叫置換。1、5液相沉淀法置換序得排列

置換序得排列次序?yàn)?鋰、鉀、鈉、鎂、鋁、錳、鋅、鐵、鎘、鈷、鎳、錫、鉛、氫、銅、銀、金。

排在前面得元素,其電極電位比后面得小,因此可以用置換序前面得金屬元素來置換出水溶液中得、排列在其后得金屬元素。電解制取金屬粉末