粉末冶金制作流程的工艺介绍
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气流研磨制粉的基本原则
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
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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。
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
主要内容
第一章 粉末制备新技术 第二章 成型新技术 第二章 烧结技术
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
第一章 粉末的制备新技术
制备粉末的三种途径：
固态
液态
粉末
气态
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
机械制粉
粉末的制备 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 还原化合 电化学法
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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
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球磨制粉的基本方式
滚筒式 行星式 振动式 搅动式
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筒式球磨
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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； 转速增加到某一值时，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，这个转速被称为临界转速V临2。
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第一章 粉末的制备新技术
液态
粉末
1、液态金属（合金）→金属粉末：雾化法
2、金属盐溶液→金属粉末：置换法，溶液氢还原法，水溶液电解 法
3、金属熔盐→金属粉末：熔盐沉淀法，熔盐电法
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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。
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气流研磨三种类型：
旋涡研磨 冷流冲击 流态化床气流磨
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旋涡研磨
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冷流冲击
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夹带有粉料的高压气流通过一个称为拉瓦尔管型硬质 合金喷嘴喷向空间时，气体压力急剧下降，形成绝热 膨胀过程。这一过程会同时产生两种效应
加速效应： 加速后的气体可超过音速；
冷却效应： 气粉混合物的温度能降到零度以下。
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气流研磨法
通过气体传输粉料的一种研磨方法。与机 械研磨法不同的是，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。根据粉料的化学性质，可采用不同 的气源，如陶瓷粉多采用空气，而金属粉末则 需要用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。
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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。
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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V临2界 4D .24
D是磨筒的直径
(转 /分 )
滚筒球磨的转速应有一个限定条件
V临1< V 实际 < V临2
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振动球磨
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行星球磨
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搅动球磨
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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。只要转速 和装球量合适，在任何情况下磨筒底部都不会出现死角由于 磨球的动能是由转轴横臂的搅动提供的，研磨时不会存在象 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。同时还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，这样才符 合了提高机械球磨效率的两个基本准则。
研磨的理论基础 ——机械力化学
物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结 构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致 颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。
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颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构 或重结晶
颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸 附、溶解性、分散与团聚性质
这两点对于颗粒的粉碎十分有利，其一是颗粒的撞 击动能增大，其二是金属颗粒的冷脆性提高。
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流态化床气流磨
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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。
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雾化机理
雾化 聚并 凝固
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过程一：大的液珠当受到外力冲击的瞬间，破碎成 数个小液滴，假设在破碎瞬间液体温度不变，则液 体的能量变化可近似为液体的表面能增加。
很明显，雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径 存在一个对应关系，即：吸收的能量越高则粒径越 小；反之亦然。
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第一章 粉末的制备新技术
固态
粉末
1、金属（合金）→金属粉末：机械粉碎，电化腐蚀
2、金属氧化物（盐类）→金属粉末：还原法
3、金属＋非金属化合物
→金属化合物粉末：还原－化合法
金属氧化物＋非金属化合物
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
机械研磨 气流研磨
在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质 转变为另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构 中引起原物料中化学组成变化。
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球磨制粉
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
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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，当这些复 杂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，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。
气流研磨制粉的基本原则
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
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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。
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
主要内容
第一章 粉末制备新技术 第二章 成型新技术 第二章 烧结技术
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第一章 粉末的制备新技术
制备粉末的三种途径：
固态
液态
粉末
气态
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机械制粉
粉末的制备 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 还原化合 电化学法
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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
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球磨制粉的基本方式
滚筒式 行星式 振动式 搅动式
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筒式球磨
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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； 转速增加到某一值时，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，这个转速被称为临界转速V临2。
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第一章 粉末的制备新技术
液态
粉末
1、液态金属（合金）→金属粉末：雾化法
2、金属盐溶液→金属粉末：置换法，溶液氢还原法，水溶液电解 法
3、金属熔盐→金属粉末：熔盐沉淀法，熔盐电法
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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。
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气流研磨三种类型：
旋涡研磨 冷流冲击 流态化床气流磨
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旋涡研磨
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冷流冲击
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夹带有粉料的高压气流通过一个称为拉瓦尔管型硬质 合金喷嘴喷向空间时，气体压力急剧下降，形成绝热 膨胀过程。这一过程会同时产生两种效应
加速效应： 加速后的气体可超过音速；
冷却效应： 气粉混合物的温度能降到零度以下。
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气流研磨法
通过气体传输粉料的一种研磨方法。与机 械研磨法不同的是，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。根据粉料的化学性质，可采用不同 的气源，如陶瓷粉多采用空气，而金属粉末则 需要用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。
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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。
整理ppt
昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
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V临2界 4D .24
D是磨筒的直径
(转 /分 )
滚筒球磨的转速应有一个限定条件
V临1< V 实际 < V临2
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振动球磨
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行星球磨
整理ppt
搅动球磨
整理ppt
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。只要转速 和装球量合适，在任何情况下磨筒底部都不会出现死角由于 磨球的动能是由转轴横臂的搅动提供的，研磨时不会存在象 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。同时还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，这样才符 合了提高机械球磨效率的两个基本准则。
研磨的理论基础 ——机械力化学
物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结 构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致 颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。
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颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构 或重结晶
颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸 附、溶解性、分散与团聚性质
这两点对于颗粒的粉碎十分有利，其一是颗粒的撞 击动能增大，其二是金属颗粒的冷脆性提高。
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流态化床气流磨
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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。
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雾化机理
雾化 聚并 凝固
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过程一：大的液珠当受到外力冲击的瞬间，破碎成 数个小液滴，假设在破碎瞬间液体温度不变，则液 体的能量变化可近似为液体的表面能增加。
很明显，雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径 存在一个对应关系，即：吸收的能量越高则粒径越 小；反之亦然。
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昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
第一章 粉末的制备新技术
固态
粉末
1、金属（合金）→金属粉末：机械粉碎，电化腐蚀
2、金属氧化物（盐类）→金属粉末：还原法
3、金属＋非金属化合物
→金属化合物粉末：还原－化合法
金属氧化物＋非金属化合物
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机械研磨 气流研磨
在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质 转变为另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构 中引起原物料中化学组成变化。
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球磨制粉
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
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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，当这些复 杂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，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。