粉末冶金原理第二章
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1)均相反应的速度方程式。 2)活化能。
(2)多相反应的特点
1)多相反应的速度方程式。 ① 界面上的化学反应速度比反应剂扩散到界面的速度快得 多，于是ci=0。这种反应是由扩散环节控制的，其速度=(D/δ) A(c-ci)=k1Ac0。 ② 化学反应比扩散过程的速度要慢得多，这种反应是由化 学环节控制的，其速度=，n是反应级数。
2.装球量
在一定范围内增加装球量能提高研磨 效率。在转速固定时，装球量过少， 球在倾斜面上主要是滑动，使研磨效 率降低；但是，装球量过多，球层之 间干扰大，破坏球的正常碰撞，研磨 效率也降低。
3.球料比
在研磨中还要注意球与料的比例。料 太少，则球与球间碰撞次数增多，磨 损太大；料过多，则磨削面积不够， 不能很好地磨细粉末，需要延长研磨 时间，能量消耗增大。
1.金属氧化物还原的热力学
3)位于图中最下面的几条关系线所代表的金属如钙、镁等与 氧的亲和力最大，所以，钛、锆、钴、铀等氧化物可以用钙、 镁作还原剂，即所谓的金属热还原。
1.金属氧化物还原的热力学
图2-10 金属氧化物ห้องสมุดไป่ตู้ -T
例CO2还-2原就时ApCl2OO/是3生多成少反？应，求在1620℃下，Al2O3被
例2-1 机械加工直径等于300μm的铁屑，经8h球磨至110μm， 如再磨至75μm需多少时间? 解:根据方程式(2-9)有，颗料尺寸变化与相应总能量关系为
2.2.3 球磨能量与粉末粒径的基本关系
图2-7 落球的冲击力将材料 研磨成粉末
2.2.4 强化研磨
1.振动球磨 2.搅动球磨
1.振动球磨
2.2.1 球磨的基本规律
图2-2 球和物料随球磨筒转速不同的三种状态 a)低转速 b)适宜转速 c)临界转速
图2-3 加到球体上的力的相互作用
图2-5 α角与相对装 球量的关系
2.2.2 影响球磨的因素
1.球磨筒的转速 2.装球量 3.球料比 4.球的大小 5.研磨介质 6.被研磨物料的性质
1)球磨机转速慢时，球和物料沿筒体上升至坡度角，然后滚 下，称为泻落。 2)球磨机转速较高时，球在离心力的作用下，随着筒体上升 至比第一种情况更高的高度，然后在重力作用下掉下来，称 为抛落。 3)继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧 靠球磨筒内衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物 料的粉碎作用停止。
第2章 粉体制备的原理与技术
2.1 概述 2.2 机械粉碎法 2.3 氧化物还原法 2.4 还原-化合法 2.5 其他化学法 2.6 雾化制粉的基本原理与技术
2.1 概述
1)机械粉碎法和电化学腐蚀法。 2)还原法。 3)还原-化合法。 4)高温反应合成法。 1)雾化法。 2)置换法、溶液氢还原法。 3)水溶液电解法。 4)熔盐电解法。 1)蒸气冷凝法。 2)热离解法。 3)气相氢还原法。 4)化学气相沉积法。
2.1 概述
表2-1 粉末制备的基本方法
2.1 概述
表2-1 粉末制备的基本方法
2.2 机械粉碎法
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
球磨的基本规律 影响球磨的因素 球磨能量与粉末粒径的基本关系 强化研磨
2.2 机械粉碎法
图2-1 经氢化处理后的铌粉扫描电镜分析
2.2.1 球磨的基本规律
1.金属氧化物还原的热力学
1)随着温度的升高，ΔZ㊀增大，各种金属的氧化还原反应越 难进行。 2)ΔZ㊀-T关系线在相变温度，特别是在沸点处发生明显的转 折。 3)CO生成的ΔZ㊀-T关系的走向是向下的，即CO的ΔZ㊀随温 度的升高而减小。 4)在同一温度下，图中位置越低的氧化物，其稳定度越大， 即该元素对氧的亲和力也越大。 1)2C+O2=2CO的ΔZ㊀-T关系线与很多金属氧化物的关系线相 交。 2)2H2+O2=2H2O的ΔZ㊀-T关系线在铜、铁、镍、钴、钨等氧 化物的关系线以下。
4.球的大小
球的大小对物料的粉碎有很大的影响。 如果球的直径小，质量轻，则对物料 的冲击力弱；但球的直径太大，则装 球的个数太少，因而撞击次数减少， 磨削面积减少，也会使球磨效率降低。
5.研磨介质
图2-6 ln 的关系
1—Ti 2—Ni 3—NbC 4—Zr 5—SiC 6—ZrC 7—A
6.被研磨物料的性质
1.球磨筒的转速
由前述可知，球体的运动状态是随筒 体转速而变的。实践证明，n工=(0.7 0～0.75)n临界时，球体发生抛落；n工 =0.60n临界时，球体以滚动为主；n工< 0.60n临界时，球体以滑动为主。球的 不同运动状态对物料的粉碎作用是不 同的。因而，在实践中采用n工=0.60n 临界，使球滚动来研磨较细的物料； 如果物料较粗、性脆，需要冲击时， 可选用n工=(0.70～0.75)n临界的转速。
图2-11 氧化物的Δ -T图附加的专用坐标解说图
2.金属氧化物还原反应的动力学
(1)均相反应的特点 能方面进行介绍。 (2)多相反应的特点 多相反应的特点。
下面从均相反应的速度方程式和活化 前已指出，反应物之间有界面存在是
2.金属氧化物还原反应的动力学
表2-2 多相反应的例子
(1)均相反应的特点
(2)多相反应的特点
③ 若扩散过程与化学反应的速度相近，这种反应是由中间 环节控制的。这种反应较普遍，在扩散层中具有浓度差，但 ci≠0。其速度=k1A(c-ci)=k2Acn，设n=1，则k1A(c-ci)=，所以c i=k1c/(k1+k2)，将ci值代入k1A(c-ci)得:速度=k1k2Ac/(k1+k2)=kA c。如果k2<<k1，则k=k2，即化学反应速度常数比扩散系数小 得多，扩散进行得快，在浓度差较小的条件下能够有足够的 反应剂输送到反应区，整个反应速度取决于化学反应速度， 过程受化学环节控制。如果k1<<k2，则k=k1=D/δ，即化学反 应速度常数比扩散系数大得多，扩散进行得慢，整个反应速 度取决于反应剂通过厚度为δ的扩散层的扩散速度,过程受扩 散环节控制。当过程为扩散环节控制时，化学动力学的结论 很难反映化学反应的机理。 2)多相反应的机理。
图2-8 振动球磨机的结构示意图 1—筒体 2—偏心轴 3—电动机 4—弹簧 5—弹性联轴节
2.搅动球磨
图2-9 高能球磨示意图
2.3 氧化物还原法
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
还原过程的基本原理 碳还原法 气体还原法 金属热还原法
2.3.1 还原过程的基本原理
1.金属氧化物还原的热力学 2.金属氧化物还原反应的动力学
•首先，物料是脆性的还是塑性的对研 磨过程有很大的影响。有研究指出物 料的粉碎遵循着如下规律：
•lnSm-S0Sm-S=kt(2-7) •式中，k为分散速度常数；t为研磨时 间；Sm为物料极限研磨后的比表面积； S0为物料研磨前的比表面积；S为物料 研磨后的比表面积。
2.2.3 球磨能量与粉末粒径的基本关系
(2)多相反应的特点
1)多相反应的速度方程式。 ① 界面上的化学反应速度比反应剂扩散到界面的速度快得 多，于是ci=0。这种反应是由扩散环节控制的，其速度=(D/δ) A(c-ci)=k1Ac0。 ② 化学反应比扩散过程的速度要慢得多，这种反应是由化 学环节控制的，其速度=，n是反应级数。
2.装球量
在一定范围内增加装球量能提高研磨 效率。在转速固定时，装球量过少， 球在倾斜面上主要是滑动，使研磨效 率降低；但是，装球量过多，球层之 间干扰大，破坏球的正常碰撞，研磨 效率也降低。
3.球料比
在研磨中还要注意球与料的比例。料 太少，则球与球间碰撞次数增多，磨 损太大；料过多，则磨削面积不够， 不能很好地磨细粉末，需要延长研磨 时间，能量消耗增大。
1.金属氧化物还原的热力学
3)位于图中最下面的几条关系线所代表的金属如钙、镁等与 氧的亲和力最大，所以，钛、锆、钴、铀等氧化物可以用钙、 镁作还原剂，即所谓的金属热还原。
1.金属氧化物还原的热力学
图2-10 金属氧化物ห้องสมุดไป่ตู้ -T
例CO2还-2原就时ApCl2OO/是3生多成少反？应，求在1620℃下，Al2O3被
例2-1 机械加工直径等于300μm的铁屑，经8h球磨至110μm， 如再磨至75μm需多少时间? 解:根据方程式(2-9)有，颗料尺寸变化与相应总能量关系为
2.2.3 球磨能量与粉末粒径的基本关系
图2-7 落球的冲击力将材料 研磨成粉末
2.2.4 强化研磨
1.振动球磨 2.搅动球磨
1.振动球磨
2.2.1 球磨的基本规律
图2-2 球和物料随球磨筒转速不同的三种状态 a)低转速 b)适宜转速 c)临界转速
图2-3 加到球体上的力的相互作用
图2-5 α角与相对装 球量的关系
2.2.2 影响球磨的因素
1.球磨筒的转速 2.装球量 3.球料比 4.球的大小 5.研磨介质 6.被研磨物料的性质
1)球磨机转速慢时，球和物料沿筒体上升至坡度角，然后滚 下，称为泻落。 2)球磨机转速较高时，球在离心力的作用下，随着筒体上升 至比第一种情况更高的高度，然后在重力作用下掉下来，称 为抛落。 3)继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧 靠球磨筒内衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物 料的粉碎作用停止。
第2章 粉体制备的原理与技术
2.1 概述 2.2 机械粉碎法 2.3 氧化物还原法 2.4 还原-化合法 2.5 其他化学法 2.6 雾化制粉的基本原理与技术
2.1 概述
1)机械粉碎法和电化学腐蚀法。 2)还原法。 3)还原-化合法。 4)高温反应合成法。 1)雾化法。 2)置换法、溶液氢还原法。 3)水溶液电解法。 4)熔盐电解法。 1)蒸气冷凝法。 2)热离解法。 3)气相氢还原法。 4)化学气相沉积法。
2.1 概述
表2-1 粉末制备的基本方法
2.1 概述
表2-1 粉末制备的基本方法
2.2 机械粉碎法
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
球磨的基本规律 影响球磨的因素 球磨能量与粉末粒径的基本关系 强化研磨
2.2 机械粉碎法
图2-1 经氢化处理后的铌粉扫描电镜分析
2.2.1 球磨的基本规律
1.金属氧化物还原的热力学
1)随着温度的升高，ΔZ㊀增大，各种金属的氧化还原反应越 难进行。 2)ΔZ㊀-T关系线在相变温度，特别是在沸点处发生明显的转 折。 3)CO生成的ΔZ㊀-T关系的走向是向下的，即CO的ΔZ㊀随温 度的升高而减小。 4)在同一温度下，图中位置越低的氧化物，其稳定度越大， 即该元素对氧的亲和力也越大。 1)2C+O2=2CO的ΔZ㊀-T关系线与很多金属氧化物的关系线相 交。 2)2H2+O2=2H2O的ΔZ㊀-T关系线在铜、铁、镍、钴、钨等氧 化物的关系线以下。
4.球的大小
球的大小对物料的粉碎有很大的影响。 如果球的直径小，质量轻，则对物料 的冲击力弱；但球的直径太大，则装 球的个数太少，因而撞击次数减少， 磨削面积减少，也会使球磨效率降低。
5.研磨介质
图2-6 ln 的关系
1—Ti 2—Ni 3—NbC 4—Zr 5—SiC 6—ZrC 7—A
6.被研磨物料的性质
1.球磨筒的转速
由前述可知，球体的运动状态是随筒 体转速而变的。实践证明，n工=(0.7 0～0.75)n临界时，球体发生抛落；n工 =0.60n临界时，球体以滚动为主；n工< 0.60n临界时，球体以滑动为主。球的 不同运动状态对物料的粉碎作用是不 同的。因而，在实践中采用n工=0.60n 临界，使球滚动来研磨较细的物料； 如果物料较粗、性脆，需要冲击时， 可选用n工=(0.70～0.75)n临界的转速。
图2-11 氧化物的Δ -T图附加的专用坐标解说图
2.金属氧化物还原反应的动力学
(1)均相反应的特点 能方面进行介绍。 (2)多相反应的特点 多相反应的特点。
下面从均相反应的速度方程式和活化 前已指出，反应物之间有界面存在是
2.金属氧化物还原反应的动力学
表2-2 多相反应的例子
(1)均相反应的特点
(2)多相反应的特点
③ 若扩散过程与化学反应的速度相近，这种反应是由中间 环节控制的。这种反应较普遍，在扩散层中具有浓度差，但 ci≠0。其速度=k1A(c-ci)=k2Acn，设n=1，则k1A(c-ci)=，所以c i=k1c/(k1+k2)，将ci值代入k1A(c-ci)得:速度=k1k2Ac/(k1+k2)=kA c。如果k2<<k1，则k=k2，即化学反应速度常数比扩散系数小 得多，扩散进行得快，在浓度差较小的条件下能够有足够的 反应剂输送到反应区，整个反应速度取决于化学反应速度， 过程受化学环节控制。如果k1<<k2，则k=k1=D/δ，即化学反 应速度常数比扩散系数大得多，扩散进行得慢，整个反应速 度取决于反应剂通过厚度为δ的扩散层的扩散速度,过程受扩 散环节控制。当过程为扩散环节控制时，化学动力学的结论 很难反映化学反应的机理。 2)多相反应的机理。
图2-8 振动球磨机的结构示意图 1—筒体 2—偏心轴 3—电动机 4—弹簧 5—弹性联轴节
2.搅动球磨
图2-9 高能球磨示意图
2.3 氧化物还原法
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
还原过程的基本原理 碳还原法 气体还原法 金属热还原法
2.3.1 还原过程的基本原理
1.金属氧化物还原的热力学 2.金属氧化物还原反应的动力学
•首先，物料是脆性的还是塑性的对研 磨过程有很大的影响。有研究指出物 料的粉碎遵循着如下规律：
•lnSm-S0Sm-S=kt(2-7) •式中，k为分散速度常数；t为研磨时 间；Sm为物料极限研磨后的比表面积； S0为物料研磨前的比表面积；S为物料 研磨后的比表面积。
2.2.3 球磨能量与粉末粒径的基本关系