粉末材料的制备、成形与固结.

流态化床气流磨
流态化床气流磨的特点：
•可获得超细粉体，并且粉末粒度均匀； •由于气体绝热膨胀造成温度下降，所以可研磨低熔点物料； •粉末不与研磨系统部件发生过度的磨损，因此粉末杂质含量
少；
•针对不同的性质的粉末，可使用空气、N2、Ar等惰性气体。
§7.2.2 物理制粉法
雾化法 蒸发凝聚法
球磨制粉包括四个基本要素：
球磨筒 磨球 研磨物料 研磨介质
在球磨过程中，球磨筒将机械能传递到筒内的 球磨物料及介质上，相互间产生正向冲击力、侧 向挤压力、摩擦力等。
当的外力作用到脆性粉末颗粒上时，细化过程 实质上就是大颗粒的不断解理过程。 如果粉末的塑性较强，则颗粒的细化过程较为 复杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和冷 焊等行为。
绪
论
粉体工程所涉及的行业
行 业
农 矿 冶 橡 塑 造 印 药 业 业 金 胶 料 纸 刷 物
用
途
粮食加工、化肥、粉剂农药、饲料、人工降雨催凝剂 金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用 粉末冶金、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产 固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用 塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂 造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料 油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印碳粉 粉剂、注射剂、中药精细化、定向药物载体、喷雾施药
还原化合
电化学法
§7.2.1 机械制粉法
机械研磨 气流研磨
一、 机械研磨法
机械制粉方法的实质就是利用动能来破坏材
料的内结合力，使材料分裂产生新的界面。
能够提供动能的方法可以设计出许多种，例如有锤捣、 研磨、辊轧等，其中除研磨外，其他几种粉碎方法主要是 用于物料破碎及粗粉制备的。
1、球磨制粉
第七章 粉体材料的制备、成形与固结
绪论 • 粉末的表征与测量 • 粉末制取 • 粉末成形 • 粉末固结
绪论
绪
论
颗粒
粉体
绪
论
一次颗粒（单个颗粒）：指内部没有空 隙的致密材料。 一次颗粒的粉化过程是内部原子的 断键过程，要求高能量输入。 二次颗粒（颗粒聚集体）：是单个颗粒 以弱结合力构成，包含一次颗粒与孔隙。 二次颗粒的粉化过程是界面的弱结合 力断开，由界面能转变为表面能，能量输 入相对较弱。
陶瓷粉：空气； 金属粉末：惰性气体或还原性气体。 由于不使用研磨球及研磨介质，所以气流研 磨粉的化学纯度一般比机械研磨法的要高。
气流研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制粉的基本原则
1.动能准则：
提高粉末颗粒的动能 2.碰撞几率准则：
提高粉末颗粒的碰撞几率
由于粉末颗粒的运动是从流态气体中获得的，因此， 提高颗粒的动能必须要提高载流气体的速度。
一、 雾化制粉法
雾化法是一种典型的物理制粉方法，
是通过高压雾化介质，如气体或水强烈
冲击液流，或通过离心力使之破碎、冷 却凝固来实现的。
雾化机理
雾化
聚并
凝固
颗粒大小和形状表征
粉体材料的组成单元——颗粒。
颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物
性特性表征量。
颗粒的大小
粒径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
直径D
直径D、高度H
？
第二节 粉末的制备
机械制粉
物理制粉 化学制粉
粉末的制备
机械制粉
物理制粉
化学制粉
机械研磨
气流研磨
液体雾化
蒸发凝聚
气相沉积
精细陶瓷 环 机 保 械

颗粒的分类
粗 颗 粒 （100～150μ m） 中 粉 体 （44～150μ m）
颗粒
细 粉 体 （10～44μ m）
极细粉体 （0.5～10μ m）
纳米颗粒 （＜ 0.1μ m）
第一节 粉末的表征与测量
颗粒大小和形状表征 粉体特性的表征 粉体的粒度与比表面测定
V临 2
42.4 D
(转 / 分)
D是磨筒的直径
滚筒球磨的转速应有一个限定条件
V临1< V
实际
< V临2
限定条件实际上与这一动能准则相
悖，因此滚筒球磨的球磨效率是很
有限的。为了克服这个不足，人们
又进一步开发了新的球磨方法。
振动球磨
搅动球磨
横臂均匀分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨过程 中，磨球与粉料一起呈螺旋方式上升，到了上端后在中心 搅拌棒周围产生旋涡，然后沿轴线下降，如此循环往复。
研磨时不存在象滚筒球磨那样有临界转速的
限制，因此，磨球的动能大大增加。
可以采用提高搅动转速、减小磨球直径的办
法来提高磨球的总撞击几率而不减小研磨球
的总动能，符合了提高机械球磨效率的两个 基本准则。
二、气流研磨法
通过气体传输粉料的一种研磨方法。
与机械研磨法不同，气流研磨不需要磨球及 其它辅助研磨介质。研磨腔内是粉末与气体的 两相混合物。
绪
论
行
化 食 颜 能 电 建
业
工 品 料 源 子 材
用
途
涂料、油漆、催化剂、原料处理 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、粉状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂
两种办法来实现
提高气体的入口压力
气体喷嘴的气体动力学设计
通过这两种办法使喷嘴出口端的气体流速达超音速
气流研磨三种类型：
旋涡研磨
冷流冲击 流态化床气流磨
旋涡研磨
粉末颗粒大多具有表面凹型特征，故称为蝶状粉末
冷流冲击
加速效应→加速后的气体可超过音速，颗粒撞击动能增大 冷却效应→气粉混合物的温度能降到零度以下，金属颗粒冷脆性提高 气压越大，粉末越细。
不论何种性质的研磨物料，提高球磨效率的基 本原则是一致的。
球磨制粉的基本原则
1.动能准则：
提高磨球的动能 2.碰撞几率准则：
提高磨球的有效碰撞几率
球磨制粉的基本方式
滚筒式
振动式
搅动式
滚筒式球磨
转速较低时，球料混合体与筒壁做相对滑动运动并 保持一定的斜度。随转速的增加，球料混合体斜度增 加，抬升高度加大，这时磨球并不脱离筒壁； 转速达一临界值 V 临 1 时，磨球开始抛落下来，形成 了球与筒及球与球间的碰撞； 转速增加到临界转速 V 临 2 时，磨球的离心力大于其 重力，这时磨球、粉料与磨筒处于相对静止状态，此 时研磨作用停止。