第二章粉末材料制备

（3）晶型转变：在常温下由于机械力的作用常常会发生晶 型转变。
（4）化学变化：发生脱水效应、固相反应等。
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第三节 物理制粉方法
1 雾化法
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提高雾化制粉效率的两条基本准则： ①能量交换准则：提高液体从系统中吸收能量的效 率，以利于表面自由能的增加； ② 快速凝固准则：提高雾化液滴的冷却速度，防止 液体微粒的再次聚集。
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2 气流研磨法
是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和介质。研磨时， 粉料随着高速气流的流动获得动能，通过粉末颗粒间 的相互摩擦，撞击或颗粒与制粉装置间的撞击使粗大 颗粒细化。
提高气流研磨效率的两条准则。（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。
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 涂料、油漆、催化剂、原料处理 粮食加工、调味品、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
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第二节 机械制粉方法
1 机械研磨法
球磨制粉的四个基本要素：球磨筒、磨球、研磨物 料、研磨介质。
球磨方式：滚筒式、振动式、搅动式。
提高球磨效率的两个基本准则。（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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1.1 滚筒式球磨
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1.1.1 运动形式分析
球磨机转速的限定条件：V临1＜V实际＜V临2
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以边长为1cm的立方体细化为5m的小立方体为例
项目 个数 总体积 总面积 棱边数 顶角数
破碎前
1 1000mm3 600mm2
12 8
破碎后
80 亿 1000mm3 1200000mm2 960 亿个 640 亿个
倍数 80 亿
1
2000 80 亿 80 亿
粒径/nm
1
总原子数
30
表面原子数/总原子数 90
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1.2 振动球磨
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特点：
① 不存在滚筒球磨的上下临界转速的限制，是一种 高能、高效的研磨方法；
② 传动方式是直接与电机相连，因而能高速工作； ③ 粉料与磨球的填充率均较高，生产效率高。
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1.3 搅拌球磨
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特点：
① 不存在临界转速的限制，因而磨球的动能大大增 加；
② 通过提高搅拌转速、减小磨球直径的办法可以提 高磨球的总撞击几率。
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1.1 双流Biblioteka Baidu化法
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1.2 离心雾化法
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1.3 雾化制粉的特性
① 雾化制粉主要用于金属或合金。 ② 雾化制粉是一种快速凝固技术，能够增加金属元 素的固溶度。 ③ 极大地降低了成分偏析，粉末成分均匀。 ④ 可获得细晶、微晶、准晶直至非晶粉末。
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2 物理蒸发冷凝法
采用不同的能量输入方式，使金属汽化，然后再在 冷凝壁上沉积，从而获得金属粉末。
第二章 粉末材料制备
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第一节 概述
1 材料的发展历史与制粉的关系
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2 制粉的目的
从材料制备的角度：
各种不同形状的制备。 提高堆积密度和素坯密度（对于压制成形）。 改善制品中多组分之间的混合均匀度。 促进制品的烧成与致密。
从材料性能的角度：
颗粒细化对表面积、表层原子比例的影响，进而对 材料性能的影响。
按能量输入方式来划分，物理蒸发冷凝法可分为： 电阻加热方式、等离子体加热方式、激光加热方式、 电子束加热方式、高频感应加热方式。
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1.1.2 外层磨球的运动分析
外层磨球的基本 运动方程
cos R0n2/900
V临2＝42.4 / D
V适宜＝32.2 / D
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1.1.3 影响球磨的因素
（1）球磨筒的转速：对应着不同的运动状态 （2）装球量：装填系数以0.4左右为宜 （3）球料比：装料量以填满球间空隙并掩盖住球体 表面为原则 （4）球的大小：一般是大小不同的球配合使用 （5）研磨介质：干态、湿态（液体介质） （6）物料的性质：强度、硬度、脆性、韧性等
一次颗粒：即单个颗粒，指内部没有孔隙的致密材 料，可以是非晶、单晶或多晶。二次颗粒：由单个颗 粒以弱结合力构成，包含了一次颗粒与孔隙。
单分散体系：组成粉体系统的颗粒粒径相等或相近。 多分散体系：组成粉体系统的颗粒粒径不相等，在一 定的范围内变化。
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5 粉末材料的应用
行业
农业 矿业 冶金 橡胶 塑料 造纸 印刷 药物 化工 食品 颜料 能源 电子 建材 精细陶瓷 环保 机械
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2.1 旋涡研磨
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2.2 冷流冲击
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2.3 流态化床气流磨
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3 粉碎机械力化学
固体物质在各种形式的机械力作用下所诱发的化学变化和物 理化学变化称为机械力化学效应。
（1）粉碎平衡：物料粉碎至一定时间后，粒度和比表面积 不再明显变化而稳定在某一数值附近。
（2）晶格畸变：晶格中质点的排列部分失去其点阵结构的 周期性导致晶面间距发生变化、晶格缺陷以及形成非晶态结 构等。
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6 制粉方法的分类
机械制粉：通过机械破碎、研磨或气流研磨的方法 物理制粉：采用蒸发凝聚或液体雾化的方法 化学制粉：依靠化学或电化学反应过程
机械法制备的粉体粒度有一定限制，而且制备过程 中极易引入杂质，但具有成本低、产量高、制备工艺 简单等特点。物理法和化学法，是通过相变或化学反 应，经历晶核形成和晶体生长形成固体粒子，其工艺 过程精细，成本相对较高。
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10
20
100
250
400 3×104 25×104 3×107
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40
20
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3 理想粉末材料应有的特性
① 化学组成精确。 ② 化学组成均匀性好。 ③ 纯度高。 ④ 适当小的颗粒尺寸。 ⑤ 球状颗粒，且尺寸均匀单一。 ⑥ 分散性好，团聚少。
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4 几个基本概念 第一节 概述
粉体：指的是在常态下以较细的粉粒状态存在的物 料。