粉末冶金制作流程的工藝介紹課件

1、，主要內(nèi)容，第一章粉末制備新技術(shù)第二章成型新技術(shù)第二章燒結(jié)技術(shù)，第一章PPT學(xué)習(xí)交換，第一章粉末制備新技術(shù)，昆明理工大學(xué)材料和冶金學(xué)院胡金，粉末制備三種方法：固體液體粉末氣體，2，PPT學(xué)習(xí)交換，昆明理工大學(xué)材料和冶金學(xué)院電腐蝕2，金屬氧化物(鹽)金屬粉末：還原法3，金屬非金屬化合物金屬化合物粉末：還原法金屬氧化物非金屬化合物，第一章粉末制備新技術(shù)，4，PPT學(xué)習(xí)交流，昆明理工大學(xué)材料和冶金學(xué)院胡金，機械研磨氣流研磨，5，PPT學(xué)習(xí)交流、提供動能的方法，如機器研磨、錘搗、研磨、滾壓、其他粉碎方法等，主要用于材料粉碎和粗粉制造。6、PPT學(xué)習(xí)交流，材料粒子在機械力的作用下粉碎時，物質(zhì)結(jié)構(gòu)和表面物

2、理化學(xué)性質(zhì)的變化也發(fā)生，這是由于機械載荷的作用，粒子晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的變化稱為機械力化學(xué)。研磨的理論基礎(chǔ)機械力化學(xué)，7，PPT學(xué)習(xí)交換，表面結(jié)構(gòu)的自發(fā)結(jié)構(gòu)變化等粒子結(jié)構(gòu)變化，形成非晶結(jié)構(gòu)或再結(jié)晶粒子的表面物理化學(xué)性質(zhì)變化，如表面電性、物理和化學(xué)吸附、溶解度、分散和團聚特性。例如，從一種物質(zhì)到另一種物質(zhì)，釋放氣體，外部離子進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)，引起物質(zhì)的化學(xué)組成等局部重復(fù)應(yīng)力區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。8，PPT學(xué)習(xí)交換，球研磨包含四個基本要素：球銑削球研磨材料研磨介質(zhì)，球研磨粉末，9，PPT學(xué)習(xí)交換，球銑削過程中，球銑削圓柱向圓柱體內(nèi)的球銑削材料和介質(zhì)傳遞機械能，相互之間正向沖擊，側(cè)擠壓壓力，摩擦等，這些復(fù)

3、雜的外力作用于脆性粉末顆粒，細(xì)化粉末塑性強，顆粒的細(xì)化過程就更加復(fù)雜，存在磨削、變形、加工硬化、斷裂和冷焊等動作，無論什么性質(zhì)的磨削材料，提高球磨效率的基本原則都是一致的。10，PPT學(xué)習(xí)交換，1 .動能標(biāo)準(zhǔn)：球的動能增加2。碰撞概率標(biāo)準(zhǔn)：增大球的有效碰撞概率，球粉碎粉的基本原理，11，PPT學(xué)習(xí)交換，鼓行星振動攪拌器，球研磨粉的基本方法，12，PPT學(xué)習(xí)交換，鼓球磨，13，PPT學(xué)習(xí)交換，速度低時，球混合物與氣缸壁進(jìn)行相對滑動運動隨著轉(zhuǎn)速的增加，球混合斜率增加，提升高度增加。此時球磨機不會從氣缸壁上分離。速度達(dá)到閾值vpro 1時，球開始下落，從而形成球與圓柱體、球和球之間的碰撞。旋轉(zhuǎn)速度增

4、加到一定值時，球的離心力大于重力。球、粉末和滾子此時相對靜止，磨削效果停止，此速度稱為臨界速度v pro 2。14，PPT學(xué)習(xí)交流，d，小麥直徑，滾筒球銑削速度必須有一個限制條件，vpro 1V實際vpro 2，15，PPT學(xué)習(xí)交流，振動球銑削，16，PPT學(xué)習(xí)交流，行星球銑削，17，PPT學(xué)習(xí)交流，攪拌球銑削，18在球磨過程中，球與粉末一起螺旋上升，到頂部，在中心攪拌桿周圍產(chǎn)生漩渦，然后沿軸向下降，這樣循環(huán)。旋轉(zhuǎn)速度和裝載量合適的話，在任何情況下缸底部都不會出現(xiàn)死角。球的動能由軸胃癌的攪拌提供，沒有像滾軸球磨那樣的臨界速度限制，磨球的動能大大增加。還可以使用提高攪拌速度的方法。在不減少磨球總

5、動能的情況下，減少球直徑的方法符合提高機械球磨效率的兩個基本標(biāo)準(zhǔn)。19，PPT學(xué)習(xí)交換，氣流研磨法，通過氣體送粉研磨法。與機器研磨方法不同，氣流研磨不需要球和其他輔助研磨介質(zhì)。研磨室是粉末和氣體的兩相混合物。根據(jù)粉末的化學(xué)性質(zhì)，陶瓷粉末可以使用很多空氣，而金屬粉末則需要惰性氣體或還原性氣體等不同的氣體來源。由于不使用研磨孔或研磨介質(zhì)，氣流粉碎粉末的化學(xué)純度一般高于機械研磨方法。20，PPT學(xué)習(xí)交流，1 .動能標(biāo)準(zhǔn)：粉末顆粒的動能增加2。碰撞概率標(biāo)準(zhǔn)：提高粉末顆粒的碰撞概率，氣流粉碎粉末的基本原理，21、PPT學(xué)習(xí)交流，粉末顆粒的運動是從流動氣體中獲得的，因此，為了提高顆粒的動能，必須提高載氣的

6、速度。提高氣體的兩種方法入口壓力氣體噴嘴氣體動力學(xué)設(shè)計，通過這兩種方法，噴嘴出口側(cè)氣體速度超音速，22，PPT學(xué)習(xí)交流，氣流研磨三種類型：旋流研磨冷流沖擊流化床氣流磨，23，PPT學(xué)習(xí)交流，渦流研磨，24，PPT學(xué)習(xí)交流，冷流沖擊冷卻效果：空氣粉末混合物的溫度可能會下降到0度以下。這兩點對粒子的粉碎很有利。一個增加粒子的沖擊動能，另一個增加金屬粒子的冷脆性。有粉末的高壓氣流通過拉瓦爾管硬質(zhì)合金噴嘴噴射到空間時，氣體壓力急劇下降，形成絕熱膨脹過程。這個過程同時產(chǎn)生兩種效果。26、PPT學(xué)習(xí)交流，27、PPT學(xué)習(xí)交流，流化床氣流磨，28、PPT學(xué)習(xí)交流，29、PPT學(xué)習(xí)交流，超細(xì)粉末，粉末粒度均勻

7、；由于氣體的絕熱膨脹，溫度下降，可以研磨低熔點材料。粉末不發(fā)生破碎系統(tǒng)部件和過度磨損，粉末雜質(zhì)含量低?？諝?、N2、Ar等惰性氣體可用于具有不同特性的粉末。流化床氣流磨特性：30，PPT學(xué)習(xí)交流，昆明理工大學(xué)材料和冶金學(xué)院胡力，液態(tài)粉1，液態(tài)金屬(合金)金屬粉：霧化方法2，金屬鹽溶液金屬粉：替代方法，溶液氫還原法，水溶液電解方法3，金屬熔鹽噴霧制粉法，32，PPT學(xué)習(xí)交流，噴霧機制，33，PPT學(xué)習(xí)交流，過程1:大液柱受到外力沖擊的瞬間被幾個小水滴粉碎，假設(shè)在粉碎瞬間液體溫度不變，液體的能量變化可以與液體表面能量的增加近似。霧化時液體吸收的能量與霧化液滴的粒子大小相對應(yīng)。也就是說，吸收的能量越高

8、，粒子大小越小。反之亦然。34、PPT學(xué)習(xí)交流，過程2:液體粒子破碎的同時，粒子間可能發(fā)生接觸，再次成為大的液體粒子，液體粒子形狀轉(zhuǎn)化為球體的過程中，系統(tǒng)的總表面減少，屬于自發(fā)過程。過程3:液體粒子冷卻形成小固體粒子。35，PPT學(xué)習(xí)交換，1，能量交換準(zhǔn)則提高了單位時間，單位質(zhì)量液體從系統(tǒng)中吸收能量的效率，克服了表面自由能的增加。2、提高快速凝固基準(zhǔn)霧化水滴的冷卻速度，防止液體粒子的再積累。，提高霧化粉末效率的基本準(zhǔn)則，36，PPT學(xué)習(xí)交換，霧化粉末分類，雙流霧化表示霧化液體流和噴射介質(zhì)流；通過離心力、壓力差或機械沖擊產(chǎn)生的單流霧化，37，PPT學(xué)習(xí)交流，雙流霧化法，氣體霧化，氣體霧化，注：適

9、合制造金屬粉末，38，PPT學(xué)習(xí)交流，金屬液體從頂孔流出時沿一定角度高速射出的氣體或水，與小水滴相遇，粉碎，滴和，39，PPT學(xué)習(xí)交換，霧化過程的四種情況，動能交換：霧化介質(zhì)的動能變?yōu)榻饘僖旱蔚谋砻婺?；熱交換：霧化介質(zhì)消除了許多液-固相變潛熱。流變特性變化：液態(tài)金屬的粘度和表面張力隨著溫度的降低而不斷變化?；瘜W(xué)反應(yīng)：高比表面積粒子(液滴或粉)的化學(xué)活性很強，可能發(fā)生某種程度的化學(xué)反應(yīng)。40、PPT學(xué)習(xí)交換，4個區(qū)域氣體霧化，負(fù)壓湍流區(qū)高速氣流吸入效果，噴嘴中心孔下負(fù)壓湍流層形成；粒子形成區(qū)域在氣流沖擊下被分割成大量金屬流動的水滴。有效的噴霧區(qū)域氣流聚集點對原水滴產(chǎn)生強烈的粉碎效果，進(jìn)一步細(xì)化。

10、在冷卻凝固區(qū)精制的水滴的熱量迅速傳遞給霧化介質(zhì)，凝固成粉末顆粒。41，PPT學(xué)習(xí)交流，氣體噴霧制的影響因素(1)氣體動能(2)噴嘴結(jié)構(gòu)(3)流動特性(4)噴射方法，42，PPT學(xué)習(xí)交流，離心噴霧法，離心噴霧法將液體金屬粉碎成小液后固體1974年，美國首次提出了旋轉(zhuǎn)電極霧化法，之后開發(fā)了旋轉(zhuǎn)錠模、旋轉(zhuǎn)圓盤等離心噴霧方法。43，PPT學(xué)習(xí)交換，旋轉(zhuǎn)電極法，粉末平均粒度D=(M0)。12/wd0。64)(r/m)0。43英寸中m熔體速度d陽極直徑w角速度d熔體表面張力m密度，44，PPT學(xué)習(xí)交流，旋轉(zhuǎn)錠模法(也稱為旋轉(zhuǎn)坩堝法):45，PPT學(xué)習(xí)交流，旋轉(zhuǎn)圓盤法：旋轉(zhuǎn)板法是1976年最古老的美國普拉特

11、惠特尼飛機制造公司為制造高溫合金粉末而開發(fā)的。用這種方法得到的粉末的平均粒度與原板速度相關(guān)，速度越高，平均粒度越小，細(xì)粉的產(chǎn)率越高。46，PPT學(xué)習(xí)交流，粉末平均粒度和100個以下粉末產(chǎn)率隨霧化板速度變化的情況，47，PPT學(xué)習(xí)交換，旋轉(zhuǎn)輪方法，48，PPT學(xué)習(xí)交流，旋轉(zhuǎn)杯，49，PPT學(xué)習(xí)交流，旋轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)，50，PPT學(xué)習(xí)交流氣體金屬鹵化物金屬化合物粉末：化學(xué)氣相沉積法，第一章粉末制備新技術(shù)，51，PPT學(xué)習(xí)交流，氣相沉積劑粉末通過某種形式的能量輸入，產(chǎn)生氣相物質(zhì)的氣固相變或氣相化學(xué)反應(yīng)，形成金屬或陶瓷粉末。物理氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法，52，PPT學(xué)習(xí)交流，1，化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)類型，分解反

12、應(yīng)，化學(xué)氣相沉積法，化合反應(yīng)，53，PPT學(xué)習(xí)交流，2，化學(xué)氣相沉積劑粉末原理，1?；瘜W(xué)反應(yīng)2。與多核比較3。粒子生長4。集團聚合，粉末制造過程分為4個階段，54，PPT學(xué)習(xí)交流，化學(xué)反應(yīng)，自上而下，化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的控制因素如下。1)反應(yīng)溫度，2)氣象反應(yīng)物濃度，3)氣象產(chǎn)物濃度，1。判斷化學(xué)反應(yīng)，晶體化學(xué)反應(yīng)是否進(jìn)行的熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是分解反應(yīng)，55，PPT學(xué)習(xí)交流，發(fā)生氣相反應(yīng)的瞬間反應(yīng)區(qū)域內(nèi)形成產(chǎn)物蒸汽，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，產(chǎn)物蒸汽濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時形成產(chǎn)物核。系統(tǒng)的無結(jié)晶或核產(chǎn)生基板，因此反應(yīng)產(chǎn)物核的形成是均勻成核的過程。假設(shè)原子核是球形，半徑是r，那么原子核形成，系統(tǒng)自由能的變化是：2

13、。均勻核，高體積的自由能差為核的表面能，56，PPT學(xué)習(xí)交流，臨界核半徑，相應(yīng)大小的核為臨界核，57，PPT學(xué)習(xí)交流，58，PPT學(xué)習(xí)交流，結(jié)論：溫度越高，超飽和率越大，臨界核的大小越小，晶體形成能力越低，有利于生成晶體。59、PPT學(xué)習(xí)交流，均質(zhì)核形成后，穩(wěn)定核開始晶粒生長過程。小粒子通過對氣相產(chǎn)物分子的吸附或重塑自我生長。理論和實際都表明，晶粒生長過程主要由反應(yīng)系統(tǒng)中朝向晶粒表面的產(chǎn)物分子的擴散移動速度控制。3 .由于粒子生長、60、PPT學(xué)習(xí)交流、粒子間的弱吸附力作用，主要包含范德華力、靜電重力等的粒子間聚集，粒子越小，聚集效果越明顯。對于超細(xì)粉體，團聚是一個普遍的、不可忽視的問題，實際上，在使用超細(xì)粉體時，如果不能有效地解決團聚問題，粉末可能會失去其特有的性質(zhì)。4 .第61，PPT學(xué)習(xí)交換，第3，化學(xué)氣相沉積類型，熱分解法，熱分解法中最典型的是羰基物質(zhì)的熱分解，這是金屬羰基化合物加熱分解制粉的方法，整個過程的核心部分是金屬羰基化合物的制造，第62，PPT學(xué)習(xí)交換，第1步：第1步氣相還原法、64、PPT學(xué)習(xí)交流、復(fù)合反應(yīng)法是制備碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等無機化合物的重要方法，也可以沉積各種陶瓷粉末和陶瓷薄膜。 使用的原料是金屬鹵化物(以氯