粉末冶金學(xué)第一學(xué)期課件

1、CISRICISRI粉末冶金材料及制品粉末冶金材料及制品出現(xiàn)年代出現(xiàn)年代海綿鐵及器件海綿鐵及器件紀(jì)元前紀(jì)元前30003000年年鎢絲鎢絲19091909年庫(kù)里齊年庫(kù)里齊難熔碳化物難熔碳化物1900-19141900-1914年年電觸頭材料電觸頭材料1917-19201917-1920年年WC-CoWC-Co硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金1923-19251923-1925年年燒結(jié)摩擦材料燒結(jié)摩擦材料19291929年年多孔青銅軸承多孔青銅軸承1921-19301921-1930年年WC-TiC-CoWC-TiC-Co硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金1929-19321929-1932年年燒結(jié)磁鐵燒結(jié)磁鐵19361936年年

2、多孔鐵軸承多孔鐵軸承19361936年年機(jī)械零件、合金鋼機(jī)械零件機(jī)械零件、合金鋼機(jī)械零件1936-19461936-1946年年燒結(jié)鋁燒結(jié)鋁19461946年年金屬陶瓷（金屬陶瓷（TiC-Ni)TiC-Ni)19491949年年鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金19571957年年粉末高速鋼粉末高速鋼19681968年年工業(yè)部門工業(yè)部門金屬粉末和粉末冶金材料、制品應(yīng)用舉例金屬粉末和粉末冶金材料、制品應(yīng)用舉例地質(zhì)、采礦工具地質(zhì)、采礦工具硬質(zhì)合金，金剛石硬質(zhì)合金，金剛石- -金屬材料金屬材料機(jī)械加工機(jī)械加工硬質(zhì)合金，陶瓷刀具，粉末高速鋼硬質(zhì)合金，陶瓷刀具，粉末高速鋼汽車、拖拉機(jī)制造汽車、拖拉機(jī)制造機(jī)械零件，

3、摩擦材料，多孔含油軸承，過(guò)濾器機(jī)械零件，摩擦材料，多孔含油軸承，過(guò)濾器機(jī)床制造、紡織機(jī)械機(jī)床制造、紡織機(jī)械機(jī)械零件，多孔含油軸承機(jī)械零件，多孔含油軸承 等等機(jī)車制造機(jī)車制造多孔含油軸承，摩擦材料多孔含油軸承，摩擦材料 等等造船造船多孔含油軸承，摩擦材料，油漆用鋁粉多孔含油軸承，摩擦材料，油漆用鋁粉 等等冶金礦山機(jī)械冶金礦山機(jī)械多孔含油軸承，機(jī)械零件，等多孔含油軸承，機(jī)械零件，等電機(jī)制造電機(jī)制造多孔含油軸承，銅多孔含油軸承，銅- -石墨電刷，硬磁材料石墨電刷，硬磁材料精密儀器、儀表零件精密儀器、儀表零件硬磁材料，軟磁材料，功能陶瓷硬磁材料，軟磁材料，功能陶瓷 等等工業(yè)爐工業(yè)爐電熱材料，電真空材料

4、電熱材料，電真空材料電氣和電子工業(yè)電氣和電子工業(yè)電接觸材料，電真空材料，磁性材料，功能陶瓷電接觸材料，電真空材料，磁性材料，功能陶瓷無(wú)線電和電視無(wú)線電和電視磁性材料，功能陶瓷磁性材料，功能陶瓷 等等五金和辦公用具五金和辦公用具機(jī)械零件機(jī)械零件 等等醫(yī)療器械醫(yī)療器械機(jī)械零件，特殊器械機(jī)械零件，特殊器械 等等化學(xué)、石油工業(yè)化學(xué)、石油工業(yè)過(guò)濾器，防腐零件，催化劑載體過(guò)濾器，防腐零件，催化劑載體 等等軍事工業(yè)軍事工業(yè)穿甲彈頭，炮彈箍，軍械零件穿甲彈頭，炮彈箍，軍械零件 等等航空航空摩擦材料，過(guò)濾器，粉末超合金摩擦材料，過(guò)濾器，粉末超合金 等等航天和火箭航天和火箭難熔金屬及合金，纖維強(qiáng)化材料，發(fā)汗材料難

5、熔金屬及合金，纖維強(qiáng)化材料，發(fā)汗材料 等等原子能工業(yè)原子能工業(yè)核燃料元件，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，控制材料核燃料元件，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，控制材料 等等北美北美日本日本歐洲歐洲19807.7kg(17lb)3.03kg(6.7lb)2.5kg(5.5lb)19858.6kg(19lb)3.78kg(8.3lb)19878.8kg(19.5lb)4.3kg(9.5lb)3.2kg(7lb)199010.9kg(24lb)5.55kg(12.21lb)4.1kg(9lb)199412.2kg(27lb)6.64kg(14.6lb)5.7kg(12.5lb)199512.7kg(28lb)6.7kg(14.8l

6、b)6.1kg(13.46lb)199714kg(31lb)6.52kg(14.41lb)199814.9kg(33lb)6.65kg(14.6lb)7.02kg(15.5lb)199915.6kg(34.5lb)7.17kg(15.8lb)7.4kg(16.3lb)200016.3kg(36lb)8.2kg(18lb)200117kg(37.5lb)7.3kg(16lb)8.1kg(17.8lb)200217.7kg(39lb)7.6kg(16.7lb)8.3kg(18.3lb)200318.4kg(40.5lb)8.0kg(17.6lb)8.7kg(19lb)200419.5kg(43lb

7、)9.0kg(19.8lb)燒結(jié)鎢鉬制品燒結(jié)鎢鉬制品CISRI機(jī)械粉碎法制?。簷C(jī)械粉碎法制?。篠bSb、CrCr、MnMn、SnSn、PbPb、TiTi、Fe-AlFe-Al、Fe-SiFe-Si、Fe-CrFe-Cr等等還原法制?。哼€原法制?。篧 W、MoMo、TaTa、NbNb、TiTi、ZrZr、NiNi、FeFe、CoCo、CuCu等。等。CuCu、FeFe、SnSn、PbPb、AlAl等等Cu、SnSn、Ag等。等。ZnZn、CdCd等等W、Mo等。等。碳化物及涂層、硼化物碳化物及涂層、硼化物及涂層、硅化物及涂層及涂層、硅化物及涂層、氮化物及涂層。、氮化物及涂層。生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法原材

8、料原材料粉末產(chǎn)品舉例粉末產(chǎn)品舉例金屬粉末金屬粉末合金粉末合金粉末金屬化合金屬化合物粉末物粉末包覆包覆粉末粉末機(jī)機(jī)械械粉粉碎碎法法機(jī)機(jī)械械粉粉碎碎機(jī)械研磨機(jī)械研磨脆性金屬與合金脆性金屬與合金人工增加脆性的金屬和合金人工增加脆性的金屬和合金SbSb、CrCr、MnMn、高碳鐵高碳鐵SnSn、PbPb、TiTiFe-AlFe-Al、Fe-SiFe-Si、Fe-CrFe-Cr旋渦研磨旋渦研磨金屬和合金金屬和合金FeFe、AlAlFe-NiFe-Ni、鋼鋼冷氣流粉碎冷氣流粉碎金屬和合金金屬和合金FeFe不銹鋼、超合金不銹鋼、超合金霧霧化化氣體霧化氣體霧化液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金SnSn、PbPb、A

9、lAl、CuCu、FeFe黃銅、青銅、黃銅、青銅、合金鋼、不銹鋼合金鋼、不銹鋼水霧化水霧化液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金CuCu、FeFe黃銅、青銅、合金鋼黃銅、青銅、合金鋼 旋轉(zhuǎn)圓盤霧化旋轉(zhuǎn)圓盤霧化液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金CuCu、FeFe黃銅、青銅、合金鋼黃銅、青銅、合金鋼 旋轉(zhuǎn)電極霧化旋轉(zhuǎn)電極霧化液態(tài)金屬和合金液態(tài)金屬和合金難熔金屬、無(wú)氧銅難熔金屬、無(wú)氧銅鋁合金、鈦合金、鋁合金、鈦合金、不銹鋼、超合金不銹鋼、超合金生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法原材料原材料粉末產(chǎn)品舉例粉末產(chǎn)品舉例金屬粉末金屬粉末合金粉末合金粉末金屬化合物粉末金屬化合物粉末包覆粉末包覆粉末物物理理化化學(xué)學(xué)法法氣相冷凝氣相冷凝或離解或離

10、解金屬蒸氣冷凝金屬蒸氣冷凝氣態(tài)金屬氣態(tài)金屬ZnZn、CdCd羰基物熱離解羰基物熱離解氣態(tài)金屬羰基物氣態(tài)金屬羰基物FeFe、NiNi、CoCoFe-NiFe-NiNi/AlNi/Al、Ni/SiCNi/SiC化學(xué)化學(xué)氣相氣相沉積沉積氣態(tài)金屬鹵化物氣態(tài)金屬鹵化物碳化物及涂層碳化物及涂層硼化物及涂層硼化物及涂層硅化物及涂層硅化物及涂層氮化物及涂層氮化物及涂層氣相氣相還原還原氣相氫還原氣相氫還原氣態(tài)金屬鹵化物氣態(tài)金屬鹵化物W W、MoMoCo-WCo-W、W-MoW-MoW/UO2W/UO2氣相金屬熱還原氣相金屬熱還原氣態(tài)金屬鹵化物氣態(tài)金屬鹵化物TaTa、NbNb、TiTi、ZrZr、還原還原化合化合

11、碳化或碳與金屬碳化或碳與金屬氧化物作用氧化物作用金屬粉末或金屬粉末或金屬氧化物金屬氧化物碳化物碳化物硼化或碳化硼法硼化或碳化硼法金屬粉末或金屬粉末或金屬氧化物金屬氧化物硼化物硼化物硅化或硅與金屬硅化或硅與金屬氧化物作用氧化物作用金屬粉末或金屬粉末或金屬氧化物金屬氧化物硅化物硅化物氮化或氮與金屬氮化或氮與金屬氧化物作用氧化物作用金屬粉末或金屬粉末或金屬氧化物金屬氧化物氮化物氮化物還原還原碳還原碳還原金屬氧化物金屬氧化物FeWFeW氣體還原氣體還原金屬氧化物及鹽類金屬氧化物及鹽類 W/Mo/Fe/Ni/Co/CuW/Mo/Fe/Ni/Co/Cu Fe-MoFe-Mo、W-ReW-Re金屬熱還原金屬

12、熱還原金屬氧化物金屬氧化物Ta/Nb/Ti/Z/Th/UTa/Nb/Ti/Z/Th/UCr-NiCr-Ni生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法原材料原材料粉末產(chǎn)品舉例粉末產(chǎn)品舉例金屬粉末金屬粉末合金粉末合金粉末 金屬化合物粉末金屬化合物粉末包覆粉末包覆粉末物物理理化化學(xué)學(xué)法法液相液相沉淀沉淀置換法置換法金屬鹽溶液金屬鹽溶液 Cu Cu、SnSn、AgAg溶液氫還原法溶液氫還原法金屬鹽溶液金屬鹽溶液 Cu Cu、NiNi、CoCoNi-CoNi-CoNi/AlNi/Al、Co/WCCo/WC熔鹽沉淀熔鹽沉淀金屬熔鹽金屬熔鹽 Zr Zr、BeBe 從輔從輔 助金助金 屬浴屬浴 中析中析 出出金屬和金屬和金屬熔體金屬熔

13、體碳化物碳化物硼化物硼化物硅化物硅化物氮化物氮化物電解電解水溶液電解水溶液電解金屬鹽溶液金屬鹽溶液 Fe/Ni/Cu/Ag Fe/Ni/Cu/AgFe-NiFe-Ni熔鹽電解熔鹽電解金屬熔鹽金屬熔鹽 Ta/Nb/Ti/Zr/Th/BeTa/Nb/Ti/Zr/Th/BeTa-NbTa-Nb電化電化腐蝕腐蝕晶間腐蝕晶間腐蝕不銹鋼不銹鋼 任何金屬任何金屬不銹鋼不銹鋼電腐蝕電腐蝕任何金屬和合金任何金屬和合金任何金屬任何金屬任何合金任何合金maP gGm Rva2cosGPcos2GRvgGmaPgRv2cos30602RnRnvgRv2cos22230cosgRn以以g g9.8m/s9.8m/s2

14、2代入得：代入得：900cos2Rn臨界狀態(tài)臨界狀態(tài) 當(dāng)轉(zhuǎn)速加快，球不落下，球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)速加快，球不落下，球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)A1A1點(diǎn)，此點(diǎn)，此時(shí)在這臨界狀態(tài)下：時(shí)在這臨界狀態(tài)下： 01cos9002Rn?Dn4 .42R30ktSSSSmm0lnSSSSmm0ln1/2(2/)Er D:,D:.Partide Size沖擊應(yīng)力E:材料彈模.Elastic Modalusr:缺陷尺寸.Defect.裂紋尖端曲率半徑 裂紋擴(kuò)展粉末尺寸()aafiWg DD a=2fiDD研磨粒度; 初始粒度:m單位時(shí)間球磨體總沖擊數(shù)V:球角體積K:單位體積中球數(shù)量B:裝填系數(shù)N:振動(dòng)次數(shù)/minZ:轉(zhuǎn)動(dòng)一周球沖擊

15、數(shù)E:轉(zhuǎn)動(dòng)一周相鄰沖擊數(shù)( , , )Rf w e ddt球粉粉:w:Freauncyd:d:Rte粉末比表面積振動(dòng)頻率球直徑粉末直徑研磨時(shí)間振動(dòng)Apiplinghy21/2/ c:tcdN經(jīng)驗(yàn)常數(shù). empirical Constant6-6-3青銅粉生產(chǎn)工藝青銅粉生產(chǎn)工藝(II)原始液滴形成區(qū)：原始液滴形成區(qū)： 在氣流的沖刷下，從在氣流的沖刷下，從金屬液流柱或纖維束的表金屬液流柱或纖維束的表面不斷分裂出許多液滴。面不斷分裂出許多液滴。(III)有效霧化區(qū)：有效霧化區(qū)： 由于氣流能量集中于由于氣流能量集中于焦點(diǎn)，對(duì)原始液滴產(chǎn)生強(qiáng)焦點(diǎn)，對(duì)原始液滴產(chǎn)生強(qiáng)烈擊碎作用，使其分散成烈擊碎作用，使其分散

16、成細(xì)的液滴顆粒。細(xì)的液滴顆粒。平行霧化平行霧化 ： 介質(zhì)流與金屬流夾角為介質(zhì)流與金屬流夾角為0度度垂直霧化垂直霧化 ： 介質(zhì)流與金屬流夾角為介質(zhì)流與金屬流夾角為90度度（3）互成夾角霧化：互成夾角霧化： V型霧化、錐形霧化、旋渦環(huán)形霧化型霧化、錐形霧化、旋渦環(huán)形霧化6-6-3青銅粉生產(chǎn)工藝青銅粉生產(chǎn)工藝1、電解法是一種借電流作用而實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，也是由電能變?yōu)榛瘜W(xué)能的過(guò)程。包括水溶液電解、有機(jī)電解質(zhì)電解、熔鹽電解和液體金屬陰極電解。以水溶液電解和熔鹽電解為主。2、水溶液電解法可生產(chǎn)銅、鎳、鐵、銀、錫、鉛、鉻、錳等金屬粉末。也可以制得鐵-鎳、鐵-鉻等合金粉末。熔鹽電解可生產(chǎn)Ti、Zr、Be、

17、Ta、Nb、Th等金屬粉末。3、電解法粉末純度較高，粉末形狀為樹枝狀，壓制性好。正極正極：電子流進(jìn)的那一極，該極上發(fā)生：電子流進(jìn)的那一極，該極上發(fā)生R反應(yīng)；反應(yīng)； 金屬金屬M(fèi)與其鹽溶液接觸時(shí)，與其鹽溶液接觸時(shí)，陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： 小時(shí)安培8 .26nwqqmtIqm或tI i=Kc I i , A/cm2 II i=0. 2Kc III C, mol/L 電流密度與濃度之間共有一個(gè)常數(shù)k， I, 粉末制備區(qū); II, 過(guò)渡區(qū); III, 致密物形成區(qū)被還原物料被還原物料 還原劑還原劑舉例舉例備注備注固體固體FeO+CFe+CO固體碳還原固體氣體WO3+3H2W+3H2O氣體還原固體熔體ThO

18、2+2CaTh+2CaO金屬熱還原氣體固體氣體氣體WCl6+3H2W+6HCl氣相氫還原氣體熔體TiCl4+2MgTi+2MgCl2氣相金屬熱還原溶液固體CuSO4+FeCu+FeSO4置換溶液氣體Me(NH3)nSO4+H2Me+(NH3)2SO4+(n-2)NH3溶液氫還原熔鹽熔體ZrCl+KCl+MgZr+產(chǎn)物金屬熱還原 3、化學(xué)平衡的吉布斯自由能判據(jù) G=0（系統(tǒng)自由能變化值等于零） 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)反應(yīng)： G=-RTlnKp=0, R-氣體常數(shù)，T-絕對(duì)溫度氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能圖（氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能圖（ G GTT圖）圖）3 3、 GT圖的理解說(shuō)明3 3、 GT圖的理解說(shuō)明例題1：分析1

19、500時(shí)，Al還原MnO的可能性。解：由圖3-1查出 （1） （2）（2）-（1），得 G0，說(shuō)明在壓力l01.325KPa、溫度1500的條件下，鋁可將錳還原出來(lái)。(S)g(2) l (2MnOOMn502000JG1773)S(32)g(2) l (OAl32OAl34736000JG1773)()S(32)() l (2OAl32O2Al34llMnMn000J342G1773例題2：用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算Mn、C被O2優(yōu)先氧化的轉(zhuǎn)變溫度。解： 由熱力學(xué)函數(shù)表查得 Jmol-1 Jmol-1 令兩反應(yīng)G相等，以J為單位時(shí)算出T=1688.7K。 由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)Mn、C同時(shí)和O 2相遇，若T

20、1688K（1415），則Mn優(yōu)先于C氧化；若T1415，則C優(yōu)先氧化。(g)g(2)(COO21SCT65.87112000G(s)g(2)(OMO21nMnlT42.82399200G3 3、 GT圖的理解說(shuō)明1、Po2專用座標(biāo)2、 CO/CO2專用座標(biāo)3、H2/ H2O專用座標(biāo)3 3、 GT圖的理解說(shuō)明3 3、 GT圖的理解說(shuō)明3 3、 GT圖的理解說(shuō)明2CO+O2=2CO反應(yīng)，求1500時(shí)，Po2為分別為1大氣壓、10-6大氣壓 10-20大氣壓時(shí)的2CO+O2CO+O2 2=2CO=2CO反應(yīng)，求反應(yīng)，求15001500時(shí)，時(shí)，PoPo2 2為分別為為分別為1 1大氣壓、大氣壓、10

21、10-6-6大氣壓大氣壓 1010-20-20大氣壓時(shí)的大氣壓時(shí)的界面界面 反應(yīng)類型反應(yīng)類型 舉例舉例固-氣固1+氣固2金屬的氧化：nMe+1/2mO2Men Om固-氣 固+氣1氣2 碳化：C+1/2O2CO:羰化：Ni+4CONi(CO)4固-氣固1+氣1固2+氣2氧化物氫還原：WO3+H2-W+H2O氧化物一氧化碳還原：FeO+CO-Fe+CO2固-液 固+液1液2 溶解-結(jié)晶固-液固1+液1固2+液2 置換沉淀固-固 固1固2 燒結(jié)固-固固1+固2固3+固4 金屬熱還原 液-氣 液-氣 蒸發(fā)冷凝2121dc V= .dtCCVtt動(dòng)力學(xué)問(wèn)題abAB:aA+bB=gG:V=kC C反應(yīng)速

22、度kcdtdcBktclnlnlnln B=lnCo1k= tCktCoCoC 反應(yīng)速率常數(shù)k與濃度相關(guān).BRTEkln2lnRTEdTkdRTEeAk1,ln,1,ln, TkkTTkkT溫度升高有利于反應(yīng)進(jìn)行RTEeAkkActWW0KtWW)(3313102334. .Fe OFe OFeOFe高價(jià)低價(jià)轉(zhuǎn)變2433223COOFeCOOFekJH999.622982433COFeOCOOFekJH395.222982COFeCOFeOkJH605OFeCOOFekJH163.17COcopPPK2?12 PcoPco%100% Pcoco8 .1210478.

23、0lg37. 44316lg3TTTKpa反應(yīng)，反應(yīng)，放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)，H0，溫度升高，溫度升高，Kp值變小，值變小，CO升高升高溫度溫度50075010001250LgKp5.3684.4103.8763.493Kp2.32*1052.57*1047.52*1033.11*103CO%0.000430.00390.0130.032b反應(yīng)反應(yīng)， 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng) H0，溫度升高，溫度升高，Kp增大，增大，CO%減小減小溫度溫度50070090011001300Kp0.7481.923.6235.99610.96CO%57.234.421.614.38.4c反應(yīng)，反應(yīng)，放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)，H0

24、，溫度升高，溫度升高，Kp值變小，值變小，CO升高升高d反應(yīng)反應(yīng)， 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) ，H 0 ，溫度升高，溫度升高，Kp變小，變小，CO%升高升高溫度溫度50070090011001300Kp1.0520.6150.4160.3650.338CO%48.761.970.773.374.7溫度溫度50070090011001300KpCO%在該點(diǎn)，在該點(diǎn)， Fe3O4 、 FeO、Fe和和CO、CO2平衡共存，平衡共存，相應(yīng)的平衡氣相相應(yīng)的平衡氣相組成組成CO為為52%。COFeOCOFe433COOFeCOFe433223COFeCFeOCOFeCOFe434143COCCO222COFeC

25、OFeOCOFeCFeO1、反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)機(jī)理：Fe434332的固熔體FeOOFeOFeOFeFeOOFeOFeOFe434332FeFeOOFe433、還原終點(diǎn)：還原終點(diǎn)：Fe3O4 FeO）還原成金屬鐵和海綿鐵開始滲碳之間存一個(gè)還原成金屬鐵和海綿鐵開始滲碳之間存一個(gè)還原終點(diǎn)。在還原終點(diǎn)，浮斯體消失，反應(yīng)還原終點(diǎn)。在還原終點(diǎn)，浮斯體消失，反應(yīng)C平衡破壞，氣相中的平衡破壞，氣相中的CO含量含量急劇上升，開始海錦點(diǎn)的滲碳。急劇上升，開始海錦點(diǎn)的滲碳。 顏色判斷，斷面正常為銀灰色，中間暗灰?guī)閵A心；斷面為銀灰色，顏色判斷，斷面正常為銀灰色，中間暗灰?guī)閵A心；斷面為銀灰色，中間有熔化亮點(diǎn)，表示還原

26、過(guò)頭。中間有熔化亮點(diǎn)，表示還原過(guò)頭。 氣相壓力一定時(shí)，氣相壓力一定時(shí)，CO2/CO下降，下降，CO升高，升高，C增多。增多。 CO2/CO一定時(shí)，氣相壓力升高，一定時(shí)，氣相壓力升高，CO，C升高，但溫度增加，升高，但溫度增加，C減少，減少，滲碳減少。滲碳減少。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)美國(guó)美國(guó)HgansHgans（赫格拉斯）赫格拉斯）日本川崎日本川崎中國(guó)武鋼中國(guó)武鋼全長(zhǎng)/M170160154預(yù)熱帶長(zhǎng)度/M504032還原帶長(zhǎng)度/M608085冷卻帶長(zhǎng)度/M604037還原溫度/120011301150-1200還原劑種類焦屑焦屑焦屑還原周期/h8413390還原罐出爐溫度/200200250年產(chǎn)量/t

27、15000-200001100010000序號(hào)現(xiàn)象TfeC氫損1正常97.5 0.25-0.351.52氧化95-960.25-0.401.53夾生950.151.54過(guò)燒960.51.5還原鐵粉的化學(xué)成份（還原鐵粉的化學(xué)成份（GB/T4136-1994） 粉末冶金用還原鐵粉的化學(xué)成份粉末冶金用還原鐵粉的化學(xué)成份OHOFeHOFe24323223OHFeOHOFe22433OHFeHFeO22OHFeHOFe2243434相）相） 相）相）- - - - - - - 有利有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。于還原反應(yīng)的進(jìn)行。%減少，減少，O%增加。增加。07.43267lg)(TKpa11.54509lg)

28、(TKpb91.0905lg)(TKpc65.13225lg)(TKpdHOHpPPK2用用 由表可見(jiàn)，由表可見(jiàn)，說(shuō)明，說(shuō)明高價(jià)氧化物在較高的高價(jià)氧化物在較高的 下也易被還原，下也易被還原，。22/HOHpp溫度對(duì)用溫度對(duì)用22/HOHpp WOWO2.902.90 WO WO2.722.72 反應(yīng)產(chǎn)物疏松反應(yīng)產(chǎn)物疏松 過(guò)程為界面上的化過(guò)程為界面上的化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)控制。反應(yīng)速度方程遵循：學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)控制。反應(yīng)速度方程遵循： ktX3111（X X 已反應(yīng)分?jǐn)?shù)）已反應(yīng)分?jǐn)?shù)） WOWO2.72 2.72 WO WO2 2 反應(yīng)產(chǎn)物較致密反應(yīng)產(chǎn)物較致密 過(guò)程為貫穿反應(yīng)產(chǎn)過(guò)程為貫穿反應(yīng)產(chǎn)物層的擴(kuò)散環(huán)節(jié)所控

29、制。反應(yīng)速方程遵循：物層的擴(kuò)散環(huán)節(jié)所控制。反應(yīng)速方程遵循： ktX23111（4 4）反應(yīng)反應(yīng)WOWO2.72 2.72 WO WO2 2 、WOWO2 2 W W具有較低活化能。具有較低活化能。642642790790，其活化能分別為其活化能分別為41.86kJ/mol41.86kJ/mol和和97.53kJ/mol97.53kJ/mol；而；而WOWO3 3氫氫還原的總反應(yīng)的均相反應(yīng)活化能為還原的總反應(yīng)的均相反應(yīng)活化能為261.63kJ/mol 261.63kJ/mol 說(shuō)明多相說(shuō)明多相反應(yīng)中，固相表面起到反應(yīng)中，固相表面起到作用。作用。（5 5）多相反應(yīng)只有在低溫區(qū)有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)溫多相反應(yīng)只

30、有在低溫區(qū)有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)溫度超過(guò)度超過(guò)800K,800K,進(jìn)入進(jìn)入還原反應(yīng)區(qū)，整個(gè)還原反應(yīng)區(qū)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程都加速。反應(yīng)過(guò)程都加速。（6 6）不同鎢氧化物直接還原得到金屬不同鎢氧化物直接還原得到金屬 W W 的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 分為分為-W-W（體心立方晶格，穩(wěn)定）和體心立方晶格，穩(wěn)定）和-W -W （立方晶格，不穩(wěn)定）。立方晶格，不穩(wěn)定）。 -W -W -W -W。 400400左右開始形成左右開始形成WOWO2.902.90 ； 對(duì)于藍(lán)鎢還原反應(yīng)，對(duì)于藍(lán)鎢還原反應(yīng)，WOWO2.90 2.90 + 2.90H + 2.90H2 2 -W + 2.90H -W + 2.90H2 2O O，440440

31、630630生成生成-W-W；630630以上，生成以上，生成-W-W。 對(duì)于紫鎢還原反應(yīng)，對(duì)于紫鎢還原反應(yīng)，WOWO2.722.72 + 2.72H + 2.72H2 2 W + 2.72H W + 2.72H2 2O, 630O, 630以下得到以下得到-W-W；630630以上得到以上得到-W -W 。 褐鎢還原反應(yīng)，褐鎢還原反應(yīng)，WOWO2 2 + 2H+ 2H2 2 = W + 2H= W + 2H2 2O O，高于，高于630630得到得到-W-W；低于；低于630 630 該反應(yīng)不該反應(yīng)不能進(jìn)行。能進(jìn)行。氫還原三氧化鎢時(shí)，速度常數(shù)與溫度的關(guān)系氫還原三氧化鎢時(shí)，速度常數(shù)與溫度的關(guān)系

32、(1:(1:均相反應(yīng)；均相反應(yīng)；2:2:多相反應(yīng)多相反應(yīng)) ) 鎢氧化物還原過(guò)程中，粉末粒度通常會(huì)長(zhǎng)大。其長(zhǎng)大鎢氧化物還原過(guò)程中，粉末粒度通常會(huì)長(zhǎng)大。其長(zhǎng)大機(jī)理為機(jī)理為1 1）氧化鎢水合物的揮發(fā)與沉積氧化鎢水合物的揮發(fā)與沉積和和2 2）氧化氧化- -還原反應(yīng)還原反應(yīng)。 類別類別WOWO3 3WOWO2 2W W松裝密度松裝密度/ /（g.cmg.cm-3-3) )平均粒度平均粒度/ /m m松裝密度松裝密度/ /（g.cmg.cm-3-3) )平均粒度平均粒度/ /m m松裝密度松裝密度/ /（g.cmg.cm-3-3) )平均粒度平均粒度/ /m m細(xì)顆粒細(xì)顆粒0.680.680.270.2

33、70.940.940.620.622.232.230.780.78中顆粒中顆粒0.690.690.370.371.081.081.551.553.383.381.891.89粗顆粒粗顆粒0.680.680.370.3710.2810.2851.4551.45（1 1）還原中顆粒長(zhǎng)大機(jī)理還原中顆粒長(zhǎng)大機(jī)理1 1）氧化鎢水合物的揮發(fā)與沉積氧化鎢水合物的揮發(fā)與沉積p 內(nèi)因內(nèi)因 原料有揮發(fā)性原料有揮發(fā)性WOWO3 3 ：T T始揮始揮 = 400= 400，T T顯揮顯揮 = 850= 850；WOWO2 2 ：T T始揮始揮 = 700= 700，T T顯揮顯揮 = 1050= 1050p 外因外因

34、 高溫會(huì)加劇揮發(fā)；氣氛中有高溫會(huì)加劇揮發(fā)；氣氛中有H H2 2O O 氣存在時(shí)，會(huì)加劇揮發(fā)氣存在時(shí)，會(huì)加劇揮發(fā) 。p 氧化鎢氣相與氧化鎢氣相與H H2 2O O 氣形成易揮發(fā)的水合物氣形成易揮發(fā)的水合物WOWOx xn nH H2 2O O，被氫還原后，沉積在已還原的低價(jià)氧化鎢被氫還原后，沉積在已還原的低價(jià)氧化鎢或金屬鎢粉的顆粒表面上而導(dǎo)致顆粒長(zhǎng)大。或金屬鎢粉的顆粒表面上而導(dǎo)致顆粒長(zhǎng)大。（1 1）還原中顆粒長(zhǎng)大機(jī)理還原中顆粒長(zhǎng)大機(jī)理2 2）氧化氧化- -還原反應(yīng)還原反應(yīng)（2 2）W W粉粒度的控制環(huán)節(jié)粉粒度的控制環(huán)節(jié)1 1）WOWO3 3WOWO2.902.90 粒度基本不變；粒度基本不變；

35、2 2）WOWO2.902.90WOWO2 2 粒度顯著改變。粒度顯著改變。 WOWO2.902.90 WO WO 2.72 2.72 WO WO2 2 粗棒狀；粗棒狀； 584 : WO584 : WO2.90 2.90 WO WO2 2 細(xì)球狀。細(xì)球狀。 3 3）WOWO2 2 W W 粒度變化比粒度變化比 2 2）階段稍微?。╇A段稍微小 。 4 4）在在WOWO3 3 WO WO2 2還原階段，因揮發(fā)沉積程度大，顆粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，為防止顆還原階段，因揮發(fā)沉積程度大，顆粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，為防止顆粒粗化，需要在較低有溫度下進(jìn)行。在粒粗化，需要在較低有溫度下進(jìn)行。在WOWO2 2 W W還原階段，顆粒長(zhǎng)

36、大趨勢(shì)減還原階段，顆粒長(zhǎng)大趨勢(shì)減小，故可以在更高的溫度下進(jìn)行。這種二階段還原法可以獲取中、細(xì)鎢粉小，故可以在更高的溫度下進(jìn)行。這種二階段還原法可以獲取中、細(xì)鎢粉（3 3）W W粉粒度控制粉粒度控制 得細(xì)得細(xì)W W粉粉 要在要在溫度盡量低溫度盡量低、水分含量盡量小水分含量盡量小的情況下進(jìn)行還原。的情況下進(jìn)行還原。 即，欲得細(xì)即，欲得細(xì)W W粉，粉，需使粒度控制步驟在盡量低的溫度和盡可能低的需使粒度控制步驟在盡量低的溫度和盡可能低的H H2 2O%O%環(huán)境下進(jìn)行；得粗粉，反環(huán)境下進(jìn)行；得粗粉，反之。從以下影響因素進(jìn)行控制：之。從以下影響因素進(jìn)行控制： 氣相含水量：氣相含水量：H H2 2濕度：濕度大，粉變組；反之，粉變細(xì)。濕度：濕度大，粉變組；反之，粉變細(xì)。“氧化氧化- -還原還原”長(zhǎng)大機(jī)制。長(zhǎng)大機(jī)制。H H2 2流量：增大流量：增大H H2 2流量，促進(jìn)還原反應(yīng)進(jìn)行，并帶走水氣，從而可得細(xì)鎢粉。流量，促進(jìn)還原反應(yīng)進(jìn)行，并帶走水氣，從而可得細(xì)鎢粉。通通