粉末的制備與表征主講：李文虎粉末的制備與表征主講：李文虎

機(jī)械制粉（物理制粉）化學(xué)制粉2.1粉末的制備

機(jī)械研磨（機(jī)械合金化）氣流研磨

霧化法蒸發(fā)凝聚法

化學(xué)氣相沉積法化學(xué)還原法電化學(xué)制粉法機(jī)械制粉2.1粉末的制備機(jī)械研磨（機(jī)械合金化）

機(jī)械制粉方法的實(shí)質(zhì)就是利用動(dòng)能來(lái)破壞材料的內(nèi)結(jié)合力，使材料分裂產(chǎn)生新的界面。2.1.1機(jī)械研磨法

能夠提供動(dòng)能的方法可以設(shè)計(jì)出許多種，例如有錘搗、研磨、輥軋、沖擊等，其中除研磨外，其他幾種粉碎方法主要是用于物料破碎及粗粉制備的。機(jī)械制粉方法的實(shí)質(zhì)就是利用動(dòng)能來(lái)破壞材料的內(nèi)

這些都能形成破碎作用.那么破碎粉末所需要的作用力與缺陷結(jié)構(gòu)和裂紋擴(kuò)展敏感程度相關(guān).沖擊：Colliding剪切：Shearing壓縮：Compressing研磨：Grinding至少有四種作用力在破碎粉末:這些都能形成破碎作用.那么破碎粉末所粉碎作用力的作用形式粉碎作用力的作用形式

物料顆粒受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，還會(huì)發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化，這種因機(jī)械載荷作用導(dǎo)致顆粒晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的變化稱為機(jī)械力化學(xué)。研磨的理論基礎(chǔ)——機(jī)械力化學(xué)物料顆粒受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，還會(huì)發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面顆粒結(jié)構(gòu)變化，如表面結(jié)構(gòu)自發(fā)地重組，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或重結(jié)晶；顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)變化，如表面電性、物理與化學(xué)吸附、溶解性、分散與團(tuán)聚性質(zhì)；在局部受反復(fù)應(yīng)力作用區(qū)域產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，如由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)，釋放出氣體、外來(lái)離子進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)中引起原物料中化學(xué)組成變化。顆粒結(jié)構(gòu)變化，如表面結(jié)構(gòu)自發(fā)地重組，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或重結(jié)晶；減小粉末粒度；固態(tài)混料；合金化；改善轉(zhuǎn)變或改變材料的性能。球磨制粉的任務(wù)研磨時(shí)有時(shí)會(huì)有加工硬化、形狀不規(guī)則及出現(xiàn)流動(dòng)性變差等現(xiàn)象。減小粉末粒度；固態(tài)混料；合金化；改善轉(zhuǎn)變或改變材料的性能。球

在球磨過(guò)程中，球磨筒將機(jī)械能傳遞到筒內(nèi)的球磨物料及介質(zhì)上，相互間產(chǎn)生正向沖擊力、側(cè)向擠壓力、摩擦力等，當(dāng)這些復(fù)雜的外力作用到脆性粉末顆粒上時(shí)，細(xì)化過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是大顆粒的不斷解理過(guò)程；如果粉末的塑性較強(qiáng)，則顆粒的細(xì)化過(guò)程較為復(fù)雜，存在著磨削、變形、加工硬化、斷裂和冷焊等行為。不論何種性質(zhì)的研磨物料，提高球磨效率的基本原則是一致的。在球磨過(guò)程中，球磨筒將機(jī)械能傳遞到筒內(nèi)的球磨物1.動(dòng)能準(zhǔn)則：

提高磨球的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)則： 提高磨球的有效碰撞幾率球磨制粉的基本原則1.動(dòng)能準(zhǔn)則：球磨制粉的基本原則滾筒式行星式振動(dòng)式攪動(dòng)式球磨制粉的基本方式滾筒式球磨制粉的基本方式滾筒式球磨滾筒式球磨制粉包括的四個(gè)基本要素：球磨筒磨球研磨物料研磨介質(zhì)滾筒式球磨滾筒式球磨制粉包括的四個(gè)基本要素：球磨的基本規(guī)律Basicregulationofmill球在滾筒中的基本狀態(tài)轉(zhuǎn)速慢，瀉落狀態(tài)，摩擦效果轉(zhuǎn)速適中，拋落狀態(tài)，摩擦,撞擊破碎轉(zhuǎn)速快，相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)研磨效果球磨的基本規(guī)律球在滾筒中的基本狀態(tài)

轉(zhuǎn)速較低時(shí)，球料混合體與筒壁做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)并保持一定的斜度。隨轉(zhuǎn)速的增加，球料混合體斜度增加，抬升高度加大，這時(shí)磨球并不脫離筒壁；轉(zhuǎn)速達(dá)一臨界值V臨1時(shí)，磨球開(kāi)始拋落滾動(dòng)下來(lái)，形成了球與筒及球與球間的碰撞；轉(zhuǎn)速增加到某一值時(shí)，磨球的離心力大于其重力，這時(shí)磨球、粉料與磨筒處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)研磨作用停止，這個(gè)轉(zhuǎn)速被稱為臨界轉(zhuǎn)速V臨2。轉(zhuǎn)速較低時(shí)，球料混合體與筒壁做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)并保持一定D是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個(gè)限定條件V臨1<V實(shí)際

<V臨2D是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個(gè)限定條件V臨1<V實(shí)工作經(jīng)驗(yàn)表示：

V＝0.6V臨界2時(shí)，可制取細(xì)粉fineparticlesV＝0.75V臨界2時(shí)，一般只能制取較粗的粉末coarseparticles

限定條件實(shí)際上與這一動(dòng)能準(zhǔn)則相悖，因此滾筒球磨的球磨效率是很有限的。為了克服這個(gè)不足，人們又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了新的球磨方法。工作經(jīng)驗(yàn)表示：限定條件實(shí)際上與這一動(dòng)能準(zhǔn)則相SEMofmilledniobiumpowder,

preparedbyhydriding,milling,andvacuumdehydridingleadingtoanangularparticleshapeSEMofmilledniobiumpowder,公式:

粗顆粒粉末只需要小的沖擊應(yīng)力,隨粉末顆粒直徑變小,沖擊應(yīng)力增大.

如果我們知道初始粒度(顆粒尺寸)D1，當(dāng)要研磨到所需粒度D2時(shí),需要多少能量可以由一個(gè)簡(jiǎn)單關(guān)系去估計(jì)需要的能量.該式表明:公式:粗顆粒粉末只需要小的沖擊應(yīng)力,g:一個(gè)常數(shù)aconstanta:指數(shù)，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)影響因素,Factorsto…

物料干/濕、脆性粉末粒度球體尺寸旋轉(zhuǎn)速度g:一個(gè)常數(shù)aconstant影響球磨效果的因素

factorstoinfluencemillingefficiencya、球筒直徑D與長(zhǎng)度L之比：D/L，

〉3，可保證球體的沖擊作用，適用于研磨硬而脆的材質(zhì)。

〈3，只發(fā)生摩擦作用，適于研磨塑性材質(zhì)。b、裝填系數(shù)（球體體積與球磨筒容積之比）：

0.4-0.5；〈

0.4-0.5：主要發(fā)生滑動(dòng)；

〉0.4-0.5：球量過(guò)多，球?qū)又g干擾大。影響球磨效果的因素

factorstoinfluenc影響球磨效果的因素

factorstoinfluencemillingefficiencyc、球料比：ratioofpowderandballs，一般粉末填滿球體之間的間隙d、球體直徑：diameteroftheballs

選擇范圍e、研磨介質(zhì)：干磨濕磨影響球磨效果的因素

factorstoinfluenc

研磨介質(zhì):theexcellentactionofthegroundmedium：

干磨:保護(hù)氣氛AtmosphereProtective.Anti-Oxidation

濕磨:

濕磨介質(zhì):水,乙醇等;millingmedium

保護(hù)和效率;wetmilling

濕磨尖壁作用,wetgrindsplit

有利于裂紋擴(kuò)展Crackpropagation

減少泠焊.DecreasecoldweldingIncreasingthegrindingefficiency研磨介質(zhì):theexcellentactiono振動(dòng)球磨振動(dòng)球磨21粉末的制備課件行星球磨行星球磨攪動(dòng)球磨----機(jī)械合金化攪動(dòng)球磨----機(jī)械合金化

原理：在高速攪拌球磨的條件下，利用金屬粉末混合物的重復(fù)冷焊和斷裂來(lái)進(jìn)行機(jī)械合金化的。要求：1）粒度要求1-200um；

2）控制極低的含氧量；

3）混合物中至少15%（體積比）的可壓縮變形粉末。在機(jī)械合金化時(shí)對(duì)其他組分其基體或者粘接劑的作用。原理：在高速攪拌球磨的條件下，利用金屬粉

過(guò)程：橫臂均勻分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨過(guò)程中，磨球與粉料一起呈螺旋方式上升，到了上端后在中心攪拌棒周?chē)a(chǎn)生旋渦，然后沿軸線下降，如此循環(huán)往復(fù)。只要轉(zhuǎn)速和裝球量合適，在任何情況下磨筒底部都不會(huì)出現(xiàn)死角。由于磨球的動(dòng)能是由轉(zhuǎn)軸橫臂的攪動(dòng)提供的，研磨時(shí)不會(huì)存在象滾筒球磨那樣有臨界轉(zhuǎn)速的限制，因此，磨球的動(dòng)能大大增加。同時(shí)還可以采用提高攪動(dòng)轉(zhuǎn)速、減小磨球直徑的辦法來(lái)提高磨球的總撞擊幾率而不減小研磨球的總動(dòng)能，這樣才符合了提高機(jī)械球磨效率的兩個(gè)基本準(zhǔn)則。過(guò)程：橫臂均勻分布在不同高度上，并互成一定角2.1.2氣流研磨法

通過(guò)氣體傳輸粉料的一種研磨方法。與機(jī)械研磨法不同的是，氣流研磨不需要磨球及其它輔助研磨介質(zhì)。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的兩相混合物。根據(jù)粉料的化學(xué)性質(zhì)，可采用不同的氣源，如陶瓷粉多采用空氣，而金屬粉末則需要用惰性氣體或還原性氣體。由于不使用研磨球及研磨介質(zhì)，所以氣流研磨粉的化學(xué)純度一般比機(jī)械研磨法的要高。2.1.2氣流研磨法通過(guò)氣體傳輸粉料的一種1.動(dòng)能準(zhǔn)則： 提高粉末顆粒的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)則： 提高粉末顆粒的碰撞幾率氣流研磨制粉的基本原則1.動(dòng)能準(zhǔn)則：氣流研磨制粉的基本原則

由于粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)是從流態(tài)氣體中獲得的，因此，提高顆粒的動(dòng)能必須要提高載流氣體的速度。兩種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)

提高氣體的入口壓力 氣體噴嘴的氣體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)這兩種辦法使噴嘴出口端的氣體流速達(dá)超音速由于粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)是從流態(tài)氣體中獲得的，因此氣流研磨三種類型：

旋渦研磨 冷流沖擊流態(tài)化床氣流磨 氣流研磨三種類型：旋渦研磨旋渦研磨冷流沖擊冷流沖擊加速效應(yīng)： 加速后的氣體可超過(guò)音速；冷卻效應(yīng)： 氣粉混合物的溫度能降到零度以下。

這兩點(diǎn)對(duì)于顆粒的粉碎十分有利，其一是顆粒的撞擊動(dòng)能增大，其二是金屬顆粒的冷脆性提高。

噴嘴噴向空間時(shí)，氣體壓力急劇下降，形成絕熱膨脹過(guò)程。這一過(guò)程會(huì)同時(shí)產(chǎn)生兩種效應(yīng)：加速效應(yīng)：這兩點(diǎn)對(duì)于顆粒的粉碎十分有利，其一是

定義：利用高速氣流、高速液流或通過(guò)離心力將金屬流（其他物質(zhì)流）擊碎并冷卻凝固制造粉末的方法。2.1.3霧化制粉法＊Energytranslation＊SuchasFe,Steels,Cu,Ag,Al,Ni,Polymers,等定義：利用高速氣流、高速液流或通過(guò)離心力將金屬流（其他物質(zhì)

霧化類別與方式霧化類別氣霧化氣體冷卻Gasatomization；液霧化液體冷卻Wateratomization；離心霧化直接通過(guò)離心力、壓力差或機(jī)械沖擊力實(shí)現(xiàn)霧化霧化類別與方式霧化類別霧化方式平行霧化

介質(zhì)流與金屬流夾角為0，Parallelatomization；垂直霧化

介質(zhì)流與金屬流夾角為90，Plumbatomization；互成夾角霧化、V型霧化、錐形霧化Vtypeandconetypeatomization霧化方式21粉末的制備課件

金屬液由上方孔流出時(shí)與沿一定角度高速射擊的氣體或水相遇，然后被擊碎成小液滴，隨著液滴與氣體或水流的混合流動(dòng)，液滴的熱量被霧化介質(zhì)迅速帶走，使液滴在很短的時(shí)間內(nèi)凝固成為粉末顆粒。g金屬液由上方孔流出時(shí)與沿一定角度高速射擊的氣

霧化機(jī)理霧化聚并凝固霧化機(jī)理霧化聚并凝固階段一：大的液珠當(dāng)受到外力沖擊的瞬間，破碎成數(shù)個(gè)小液滴，假設(shè)在破碎瞬間液體溫度不變，則液體的能量變化可近似為液體的表面能增加。很明顯，霧化時(shí)液體吸收的能量與霧化液滴的粒徑存在一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：吸收的能量越高則粒徑越??；反之亦然。階段一：大的液珠當(dāng)受到外力沖擊的瞬間，破碎成數(shù)個(gè)小液滴，假設(shè)階段二：液體顆粒破碎的同時(shí)，還可能發(fā)生顆粒間相互接觸，再次成為一個(gè)較大的液體顆粒，并且液體顆粒形狀向球形轉(zhuǎn)化，這個(gè)過(guò)程中，體系的總表面能降低，屬于自發(fā)過(guò)程。過(guò)程三：液體顆粒冷卻形成小的固體顆粒。階段二：液體顆粒破碎的同時(shí)，還可能發(fā)生顆粒間相互接觸，再次成1、能量交換準(zhǔn)則

提高單位時(shí)間、單位質(zhì)量液體從系統(tǒng)中吸收能量的效率，以克服表面自由能的增加。2、快速凝固準(zhǔn)則

提高霧化液滴的冷卻速度，防止液體微粒的再次聚集。提高霧化制粉效率基本準(zhǔn)則1、能量交換準(zhǔn)則提高霧化制粉效率基本準(zhǔn)則霧化過(guò)程的四種情況動(dòng)能交換：霧化介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖旱蔚谋砻婺?；熱量交換：霧化介質(zhì)帶走大量的液固相變潛熱；流變特性變化：液態(tài)金屬的粘度及表面張力隨溫度的降低而不斷發(fā)生變化；b化學(xué)反應(yīng)：高比表面積顆粒（液滴或粉粒）的化學(xué)活性很強(qiáng)，會(huì)發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)。霧化過(guò)程的四種情況動(dòng)能交換：霧化介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖旱蔚谋須忪F化的四個(gè)區(qū)域負(fù)壓紊流區(qū)顆粒形成區(qū)有效霧化區(qū)冷卻凝固區(qū)b氣霧化的四個(gè)區(qū)域負(fù)壓紊流區(qū)顆粒形成區(qū)有效霧化區(qū)冷卻凝固區(qū)b氣霧化制粉的影響因素 （1）氣體動(dòng)能 （2）噴嘴結(jié)構(gòu) （3）液流性質(zhì) （4）噴射方式氣霧化制粉的影響因素（1）氣體動(dòng)能

根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，噴嘴出口處的氣流速度可由下式表示N=MV2/2（1）氣體動(dòng)能根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，噴嘴出口處式中g(shù)—重力加速度

R—?dú)怏w常數(shù)

K—壓容比，即Cp/Cv，空氣的K值等1.4T—壓縮氣體進(jìn)噴嘴前的溫度，KP1—?dú)怏w流往環(huán)境的壓力

P2—使氣體流出噴嘴的壓力如果以空氣為霧化介質(zhì)進(jìn)行霧化，假設(shè)T2不變化，將P1=1大氣壓，K=1.4代入式上式，則可變形為

其中，K為由g和R合成的一個(gè)比例常數(shù)?？梢钥闯?，隨著氣體壓力P的增大，氣體的流速V也同時(shí)增大，但存在一個(gè)極限值。式中g(shù)—重力加速度其中，K為由g和R合成的一個(gè)比霧化介質(zhì)（氣體）的動(dòng)能N=MV2/2

比較M與V，V對(duì)提高動(dòng)能的效果更顯著，所以可以得出以下結(jié)論：

增大氣體壓力，能夠增加氣體的噴射速度，進(jìn)而增大噴射氣體的動(dòng)能，因而有利于金屬液體霧化率的提高。前提條件，即保持金屬液的流量為定值。霧化介質(zhì)（氣體）的動(dòng)能N=MV2/2。

對(duì)于一個(gè)實(shí)際的氣霧化系統(tǒng)，出現(xiàn)的情況較上面討論的要復(fù)雜些，因?yàn)樵谔岣哽F化壓力的同時(shí)，射流氣體會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的抽吸力，導(dǎo)致金屬液流量加大。以Vg表示噴嘴處的氣體體積流量，ml表示金屬液漏嘴端的質(zhì)量流量。依據(jù)提高單位時(shí)間、單位質(zhì)量的液體能量轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則，為提高氣霧化效果所應(yīng)采取的措施就是增大Vg/ML的比值。這個(gè)結(jié)論可由實(shí)際獲得的下圖明顯說(shuō)明。氣液流量比。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的氣霧化系統(tǒng)，出現(xiàn)的情況較上面討論的要21粉末的制備課件（2）噴嘴結(jié)構(gòu)嘴結(jié)構(gòu)應(yīng)具備以下基本條件霧化介質(zhì)獲得盡可能高的出口速度；霧化介質(zhì)與金屬液流之間形成合理的噴射角度；金屬液流產(chǎn)生最大的紊流；金屬液流霧化穩(wěn)定，不會(huì)因出口負(fù)壓造成噴嘴堵塞。（2）噴嘴結(jié)構(gòu)（3）液流性質(zhì) 金屬液的表面張力 金屬液的粘度 金屬液的過(guò)熱溫度（3）液流性質(zhì)（4）噴射方式按照霧化介質(zhì)對(duì)流體的作用可分為以下幾種（4）噴射方式21粉末的制備課件21粉末的制備課件21粉末的制備課件21粉末的制備課件

離心霧化法

離心霧化法是借助離心力的作用將液態(tài)金屬破碎為小液滴，然后凝固為固態(tài)粉末顆粒的方法。1974年，首先由美國(guó)提出旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉法，后來(lái)又發(fā)展了旋轉(zhuǎn)錠模、旋轉(zhuǎn)園盤(pán)等離心霧化方法。離心霧化法離心霧化法是借助離心力的作用將旋轉(zhuǎn)電極法旋轉(zhuǎn)電極法21粉末的制備課件旋轉(zhuǎn)電極法粉末平均粒度為D=（M0.12/wd0.64）(r/m)0.43式中 M—熔化速度10-7m3/s d—陽(yáng)極直徑2-5cm W—角速度1000-50000r/min r—熔體表面張力

m—密度旋轉(zhuǎn)電極法粉末平均粒度為旋轉(zhuǎn)錠模法（又稱旋轉(zhuǎn)坩堝法）：旋轉(zhuǎn)錠模法（又稱旋轉(zhuǎn)坩堝法）：旋轉(zhuǎn)盤(pán)法：

旋轉(zhuǎn)盤(pán)法最早于1976的美國(guó)Pratt&Whitney飛機(jī)制造公司研制出，用來(lái)制備超合金粉末。這種方法獲得的粉末平均粒度同園盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，則平均粒度越小，細(xì)粉收得率越高。旋轉(zhuǎn)盤(pán)法：粉末平均粒度及100目以下粉末收得率隨霧化盤(pán)轉(zhuǎn)速而變化的情況粉末平均粒度及100目以下粉末收得率隨霧化盤(pán)轉(zhuǎn)速而變化的情況21粉末的制備課件21粉末的制備課件旋轉(zhuǎn)輪法旋轉(zhuǎn)輪法旋轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)網(wǎng)霧化制粉的一些特性1、霧化制粉主要用于金屬或合金，對(duì)于一些可熔的氧化物陶瓷材料，也可采用這種方法進(jìn)行加工。但由于氧化物陶瓷熔體的粘度、表面張力很大，所以一般不能獲得細(xì)微陶瓷粉體，但可獲得短纖維、小珠或空心球，例如，硅酸鋁纖維、氧化鋯磨球、氧化鋁空心球等。2、霧化制粉是一種快速凝固技術(shù)，能夠增加金屬元素的固溶度。霧化制粉的一些特性1、霧化制粉主要用于金屬或合金，對(duì)于一些可3.極大地降低了成分偏析，粉末成分均勻，某些有害相，如高溫合金中的相，可能因激冷而受到抑制，甚至消除。4.冷速提高，枝晶間距減小，晶粒細(xì)化，材料的晶體結(jié)構(gòu)向非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，可獲得細(xì)晶、微晶、準(zhǔn)晶直至非晶粉末。3.極大地降低了成分偏析，粉末成分均勻，某些有害相，如高溫2.1.4物理蒸發(fā)冷凝法

物理蒸發(fā)冷凝制粉是一種制備超微金屬粉末的重要方法，采用不同的能量輸入方式，使金屬氣化，然后再在冷凝壁上沉積從而獲得金屬粉末。由于粉末的粒度很小，比表面積很大，因而化學(xué)活性很強(qiáng)。為防止金屬粉末氧化，在冷凝室內(nèi)一般都要通入惰性氣體。這樣在金屬蒸氣脫離熔體的很短時(shí)間內(nèi)，會(huì)被周?chē)鷼怏w迅速冷卻，金屬原子很快聚集成超微顆粒。同其他金屬粉末制備方法相比，物理蒸發(fā)冷凝法生產(chǎn)效率是較低的，但這種方法可獲得最小粒徑達(dá)2nm的納米顆粒。2.1.4物理蒸發(fā)冷凝法物理蒸發(fā)冷凝制粉電阻加熱方式等離子體加熱方式激光加熱方式電子束加熱方式高頻感應(yīng)加熱方式按能量輸入方式來(lái)劃分，物理蒸發(fā)冷凝法可分為以下幾種電阻加熱方式按能量輸入方式來(lái)劃分，物理蒸發(fā)冷凝法可分為以下幾物料物料21粉末的制備課件物料物料21粉末的制備課件化學(xué)制粉法

化學(xué)氣相沉積法化學(xué)還原法電化學(xué)制粉法化學(xué)制粉法化學(xué)氣相沉積法

氣相沉積制粉是通過(guò)某種形式的能量輸入，使氣相物質(zhì)發(fā)生氣—固相變或氣相化學(xué)反應(yīng)，生成金屬或陶瓷粉體。

物理氣相沉積法(phisicalvapordeposition

PVD)

化學(xué)氣相沉積法(chemicalvapordepositionCVD)氣相沉積制粉是通過(guò)某種形式的能量輸入，使一、化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)類型分解反應(yīng)2.1.5化學(xué)氣相沉積法化合反應(yīng)

從氣態(tài)金屬鹵化物（主要指氯化物）還原化合沉積制取難溶化合物粉末和各種涂層，包括碳化物、硼化物、硅化物和氮化物等的方法。一、化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)類型分解反應(yīng)2.1.5化學(xué)氣相沉積法二、化學(xué)氣相沉積制粉原理1.化學(xué)反應(yīng)2.均相形核3.晶粒生長(zhǎng)4.團(tuán)聚制粉過(guò)程包括四個(gè)步驟：二、化學(xué)氣相沉積制粉原理1.化學(xué)反應(yīng)制粉過(guò)程包括四個(gè)步驟化合反應(yīng)由上式可知，化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的控制因素包括：1）反應(yīng)溫度、2）氣相反應(yīng)物濃度、3）氣相生成物濃度1.化學(xué)反應(yīng)對(duì)一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)，判斷其能否進(jìn)行的熱力學(xué)判據(jù)為：分解反應(yīng)化合反應(yīng)由上式可知，化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的控制因素包括：1.化學(xué)

氣相反應(yīng)發(fā)生后的瞬間，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)形成了產(chǎn)物蒸氣，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，產(chǎn)物蒸氣濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，這時(shí)產(chǎn)物晶核就會(huì)形成。由于體系中無(wú)晶種或晶核生成基底，因此反應(yīng)產(chǎn)物晶核的形成是個(gè)均勻形核過(guò)程。2.均勻形核結(jié)論：

溫度越高，過(guò)飽和度越大，則臨界晶核尺寸越小，晶核形成能越低，對(duì)晶體生成越有利。氣相反應(yīng)發(fā)生后的瞬間，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)形成了產(chǎn)物蒸氣，當(dāng)反

均相晶核形成之后，穩(wěn)定存在的晶核便開(kāi)始晶粒生長(zhǎng)過(guò)程。小晶粒通過(guò)對(duì)氣相產(chǎn)物分子的吸附或重構(gòu)，使自身不斷長(zhǎng)大。理論和實(shí)踐都表明：晶粒生長(zhǎng)過(guò)程主要受產(chǎn)物分子從反應(yīng)體系中向晶粒表面的擴(kuò)散遷移速率所控制。3.晶粒生長(zhǎng)

均相晶核形成之后，穩(wěn)定存在的晶核便開(kāi)始晶粒生

顆粒之間由于存在著較弱的吸附力作用，主要包括范德華力、靜電引力等，顆粒之間會(huì)發(fā)生聚集，顆粒越小，則聚集效果越明顯，這一現(xiàn)象被稱為團(tuán)聚。對(duì)于超微粉末，團(tuán)聚是一個(gè)普遍存在并不容忽視的問(wèn)題，在實(shí)際使用超微粉末時(shí)，如果不能有效地解決團(tuán)聚問(wèn)題，則粉末就可能失去其特有的性質(zhì)。4.團(tuán)聚

顆粒之間由于存在著較弱的吸附力作用，主要包括三、化學(xué)氣相沉積類型

熱分解法熱分解法中最為典型的就是羰基物熱分解，它是一種由金屬羰基化合物加熱分解制取粉末的方法，整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是制備金屬羰基化合物三、化學(xué)氣相沉積類型熱分解法熱分解法中最為典型的就是羰基物第一步：合成羰基鎳第二步：羰基鎳熱分解第一步：合成羰基鎳第二步：羰基鎳熱分解氣相氫還原還原劑----氫氣氣相金屬熱還原還原劑----低熔點(diǎn)、低沸點(diǎn)的金屬（Mg、Ca、Na…）兩類反應(yīng)的反應(yīng)物均選用低沸點(diǎn)的金屬鹵化物且以氯化物為主

氣相還原法氣相氫還原還原劑----氫氣氣相還原法

復(fù)合反應(yīng)法是一種重要的制取無(wú)機(jī)化合物，包括碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等方法，這種方法既可制備各種陶瓷粉體也可進(jìn)行陶瓷薄膜的沉積。所用的原料是金屬鹵化物(以氯化物為主)，在一定溫度下，以氣態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)。

復(fù)合反應(yīng)法復(fù)合反應(yīng)法是一種重要的制取無(wú)機(jī)化合物，包括碳1.碳化物反應(yīng)通式1.碳化物反應(yīng)通式2.氮化物反應(yīng)通式2.氮化物反應(yīng)通式3.硼化物反應(yīng)通式3.硼化物反應(yīng)通式4.硅化物反應(yīng)通式4.硅化物反應(yīng)通式一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的沉積條件一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的沉積條件2.1.6化學(xué)還原法一、還原制粉的基本原理依據(jù)熱力學(xué)原理確定反應(yīng)能否發(fā)生——氧位圖2.1.6化學(xué)還原法一、還原制粉的基本原理依據(jù)熱力學(xué)原理確定氧化物的Z0~T圖氧化物的Z0~T圖二、典型還原制粉類型

氫還原法

碳還原法二、典型還原制粉類型氫還原法碳還原法

還原化合法還原化合法2.1.7電化學(xué)制粉法一、電化學(xué)制粉分類

水溶液電解有機(jī)電解質(zhì)電解熔鹽電解液體金屬陰極電解！2.1.7電化學(xué)制粉法一、電化學(xué)制粉分類水溶液電解！二、電化學(xué)制粉原理電化學(xué)以銅電解制粉為例二、電化學(xué)制粉原理電化學(xué)以銅電解制粉為例電化學(xué)體系陽(yáng)極：Cu（純）陰極：Cu粉電解液：CuSO4、H2SO4、H2O電化學(xué)體系陽(yáng)極：Cu（純）陰極：Cu粉電解液：CuSO4電化學(xué)反應(yīng)陰極反應(yīng)：陽(yáng)極反應(yīng)：電化學(xué)反應(yīng)陰極反應(yīng)：陽(yáng)極反應(yīng)：三、電化學(xué)制粉的影響因素

電流密度電解液溫度攪拌刷粉周期三、電化學(xué)制粉的影響因素電流密度粉末的制備與表征主講：李文虎粉末的制備與表征主講：李文虎

機(jī)械制粉（物理制粉）化學(xué)制粉2.1粉末的制備

機(jī)械研磨（機(jī)械合金化）氣流研磨

霧化法蒸發(fā)凝聚法

化學(xué)氣相沉積法化學(xué)還原法電化學(xué)制粉法機(jī)械制粉2.1粉末的制備機(jī)械研磨（機(jī)械合金化）

機(jī)械制粉方法的實(shí)質(zhì)就是利用動(dòng)能來(lái)破壞材料的內(nèi)結(jié)合力，使材料分裂產(chǎn)生新的界面。2.1.1機(jī)械研磨法

能夠提供動(dòng)能的方法可以設(shè)計(jì)出許多種，例如有錘搗、研磨、輥軋、沖擊等，其中除研磨外，其他幾種粉碎方法主要是用于物料破碎及粗粉制備的。機(jī)械制粉方法的實(shí)質(zhì)就是利用動(dòng)能來(lái)破壞材料的內(nèi)

這些都能形成破碎作用.那么破碎粉末所需要的作用力與缺陷結(jié)構(gòu)和裂紋擴(kuò)展敏感程度相關(guān).沖擊：Colliding剪切：Shearing壓縮：Compressing研磨：Grinding至少有四種作用力在破碎粉末:這些都能形成破碎作用.那么破碎粉末所粉碎作用力的作用形式粉碎作用力的作用形式

物料顆粒受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，還會(huì)發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化，這種因機(jī)械載荷作用導(dǎo)致顆粒晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的變化稱為機(jī)械力化學(xué)。研磨的理論基礎(chǔ)——機(jī)械力化學(xué)物料顆粒受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，還會(huì)發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及表面顆粒結(jié)構(gòu)變化，如表面結(jié)構(gòu)自發(fā)地重組，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或重結(jié)晶；顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)變化，如表面電性、物理與化學(xué)吸附、溶解性、分散與團(tuán)聚性質(zhì)；在局部受反復(fù)應(yīng)力作用區(qū)域產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，如由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)，釋放出氣體、外來(lái)離子進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)中引起原物料中化學(xué)組成變化。顆粒結(jié)構(gòu)變化，如表面結(jié)構(gòu)自發(fā)地重組，形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或重結(jié)晶；減小粉末粒度；固態(tài)混料；合金化；改善轉(zhuǎn)變或改變材料的性能。球磨制粉的任務(wù)研磨時(shí)有時(shí)會(huì)有加工硬化、形狀不規(guī)則及出現(xiàn)流動(dòng)性變差等現(xiàn)象。減小粉末粒度；固態(tài)混料；合金化；改善轉(zhuǎn)變或改變材料的性能。球

在球磨過(guò)程中，球磨筒將機(jī)械能傳遞到筒內(nèi)的球磨物料及介質(zhì)上，相互間產(chǎn)生正向沖擊力、側(cè)向擠壓力、摩擦力等，當(dāng)這些復(fù)雜的外力作用到脆性粉末顆粒上時(shí)，細(xì)化過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是大顆粒的不斷解理過(guò)程；如果粉末的塑性較強(qiáng)，則顆粒的細(xì)化過(guò)程較為復(fù)雜，存在著磨削、變形、加工硬化、斷裂和冷焊等行為。不論何種性質(zhì)的研磨物料，提高球磨效率的基本原則是一致的。在球磨過(guò)程中，球磨筒將機(jī)械能傳遞到筒內(nèi)的球磨物1.動(dòng)能準(zhǔn)則：

提高磨球的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)則： 提高磨球的有效碰撞幾率球磨制粉的基本原則1.動(dòng)能準(zhǔn)則：球磨制粉的基本原則滾筒式行星式振動(dòng)式攪動(dòng)式球磨制粉的基本方式滾筒式球磨制粉的基本方式滾筒式球磨滾筒式球磨制粉包括的四個(gè)基本要素：球磨筒磨球研磨物料研磨介質(zhì)滾筒式球磨滾筒式球磨制粉包括的四個(gè)基本要素：球磨的基本規(guī)律Basicregulationofmill球在滾筒中的基本狀態(tài)轉(zhuǎn)速慢，瀉落狀態(tài)，摩擦效果轉(zhuǎn)速適中，拋落狀態(tài)，摩擦,撞擊破碎轉(zhuǎn)速快，相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)研磨效果球磨的基本規(guī)律球在滾筒中的基本狀態(tài)

轉(zhuǎn)速較低時(shí)，球料混合體與筒壁做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)并保持一定的斜度。隨轉(zhuǎn)速的增加，球料混合體斜度增加，抬升高度加大，這時(shí)磨球并不脫離筒壁；轉(zhuǎn)速達(dá)一臨界值V臨1時(shí)，磨球開(kāi)始拋落滾動(dòng)下來(lái)，形成了球與筒及球與球間的碰撞；轉(zhuǎn)速增加到某一值時(shí)，磨球的離心力大于其重力，這時(shí)磨球、粉料與磨筒處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)研磨作用停止，這個(gè)轉(zhuǎn)速被稱為臨界轉(zhuǎn)速V臨2。轉(zhuǎn)速較低時(shí)，球料混合體與筒壁做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)并保持一定D是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個(gè)限定條件V臨1<V實(shí)際

<V臨2D是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個(gè)限定條件V臨1<V實(shí)工作經(jīng)驗(yàn)表示：

V＝0.6V臨界2時(shí)，可制取細(xì)粉fineparticlesV＝0.75V臨界2時(shí)，一般只能制取較粗的粉末coarseparticles

限定條件實(shí)際上與這一動(dòng)能準(zhǔn)則相悖，因此滾筒球磨的球磨效率是很有限的。為了克服這個(gè)不足，人們又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了新的球磨方法。工作經(jīng)驗(yàn)表示：限定條件實(shí)際上與這一動(dòng)能準(zhǔn)則相SEMofmilledniobiumpowder,

preparedbyhydriding,milling,andvacuumdehydridingleadingtoanangularparticleshapeSEMofmilledniobiumpowder,公式:

粗顆粒粉末只需要小的沖擊應(yīng)力,隨粉末顆粒直徑變小,沖擊應(yīng)力增大.

如果我們知道初始粒度(顆粒尺寸)D1，當(dāng)要研磨到所需粒度D2時(shí),需要多少能量可以由一個(gè)簡(jiǎn)單關(guān)系去估計(jì)需要的能量.該式表明:公式:粗顆粒粉末只需要小的沖擊應(yīng)力,g:一個(gè)常數(shù)aconstanta:指數(shù)，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)影響因素,Factorsto…

物料干/濕、脆性粉末粒度球體尺寸旋轉(zhuǎn)速度g:一個(gè)常數(shù)aconstant影響球磨效果的因素

factorstoinfluencemillingefficiencya、球筒直徑D與長(zhǎng)度L之比：D/L，

〉3，可保證球體的沖擊作用，適用于研磨硬而脆的材質(zhì)。

〈3，只發(fā)生摩擦作用，適于研磨塑性材質(zhì)。b、裝填系數(shù)（球體體積與球磨筒容積之比）：

0.4-0.5；〈

0.4-0.5：主要發(fā)生滑動(dòng)；

〉0.4-0.5：球量過(guò)多，球?qū)又g干擾大。影響球磨效果的因素

factorstoinfluenc影響球磨效果的因素

factorstoinfluencemillingefficiencyc、球料比：ratioofpowderandballs，一般粉末填滿球體之間的間隙d、球體直徑：diameteroftheballs

選擇范圍e、研磨介質(zhì)：干磨濕磨影響球磨效果的因素

factorstoinfluenc

研磨介質(zhì):theexcellentactionofthegroundmedium：

干磨:保護(hù)氣氛AtmosphereProtective.Anti-Oxidation

濕磨:

濕磨介質(zhì):水,乙醇等;millingmedium

保護(hù)和效率;wetmilling

濕磨尖壁作用,wetgrindsplit

有利于裂紋擴(kuò)展Crackpropagation

減少泠焊.DecreasecoldweldingIncreasingthegrindingefficiency研磨介質(zhì):theexcellentactiono振動(dòng)球磨振動(dòng)球磨21粉末的制備課件行星球磨行星球磨攪動(dòng)球磨----機(jī)械合金化攪動(dòng)球磨----機(jī)械合金化

原理：在高速攪拌球磨的條件下，利用金屬粉末混合物的重復(fù)冷焊和斷裂來(lái)進(jìn)行機(jī)械合金化的。要求：1）粒度要求1-200um；

2）控制極低的含氧量；

3）混合物中至少15%（體積比）的可壓縮變形粉末。在機(jī)械合金化時(shí)對(duì)其他組分其基體或者粘接劑的作用。原理：在高速攪拌球磨的條件下，利用金屬粉

過(guò)程：橫臂均勻分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨過(guò)程中，磨球與粉料一起呈螺旋方式上升，到了上端后在中心攪拌棒周?chē)a(chǎn)生旋渦，然后沿軸線下降，如此循環(huán)往復(fù)。只要轉(zhuǎn)速和裝球量合適，在任何情況下磨筒底部都不會(huì)出現(xiàn)死角。由于磨球的動(dòng)能是由轉(zhuǎn)軸橫臂的攪動(dòng)提供的，研磨時(shí)不會(huì)存在象滾筒球磨那樣有臨界轉(zhuǎn)速的限制，因此，磨球的動(dòng)能大大增加。同時(shí)還可以采用提高攪動(dòng)轉(zhuǎn)速、減小磨球直徑的辦法來(lái)提高磨球的總撞擊幾率而不減小研磨球的總動(dòng)能，這樣才符合了提高機(jī)械球磨效率的兩個(gè)基本準(zhǔn)則。過(guò)程：橫臂均勻分布在不同高度上，并互成一定角2.1.2氣流研磨法

通過(guò)氣體傳輸粉料的一種研磨方法。與機(jī)械研磨法不同的是，氣流研磨不需要磨球及其它輔助研磨介質(zhì)。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的兩相混合物。根據(jù)粉料的化學(xué)性質(zhì)，可采用不同的氣源，如陶瓷粉多采用空氣，而金屬粉末則需要用惰性氣體或還原性氣體。由于不使用研磨球及研磨介質(zhì)，所以氣流研磨粉的化學(xué)純度一般比機(jī)械研磨法的要高。2.1.2氣流研磨法通過(guò)氣體傳輸粉料的一種1.動(dòng)能準(zhǔn)則： 提高粉末顆粒的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)則： 提高粉末顆粒的碰撞幾率氣流研磨制粉的基本原則1.動(dòng)能準(zhǔn)則：氣流研磨制粉的基本原則

由于粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)是從流態(tài)氣體中獲得的，因此，提高顆粒的動(dòng)能必須要提高載流氣體的速度。兩種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)

提高氣體的入口壓力 氣體噴嘴的氣體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)這兩種辦法使噴嘴出口端的氣體流速達(dá)超音速由于粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)是從流態(tài)氣體中獲得的，因此氣流研磨三種類型：

旋渦研磨 冷流沖擊流態(tài)化床氣流磨 氣流研磨三種類型：旋渦研磨旋渦研磨冷流沖擊冷流沖擊加速效應(yīng)： 加速后的氣體可超過(guò)音速；冷卻效應(yīng)： 氣粉混合物的溫度能降到零度以下。

這兩點(diǎn)對(duì)于顆粒的粉碎十分有利，其一是顆粒的撞擊動(dòng)能增大，其二是金屬顆粒的冷脆性提高。

噴嘴噴向空間時(shí)，氣體壓力急劇下降，形成絕熱膨脹過(guò)程。這一過(guò)程會(huì)同時(shí)產(chǎn)生兩種效應(yīng)：加速效應(yīng)：這兩點(diǎn)對(duì)于顆粒的粉碎十分有利，其一是

定義：利用高速氣流、高速液流或通過(guò)離心力將金屬流（其他物質(zhì)流）擊碎并冷卻凝固制造粉末的方法。2.1.3霧化制粉法＊Energytranslation＊SuchasFe,Steels,Cu,Ag,Al,Ni,Polymers,等定義：利用高速氣流、高速液流或通過(guò)離心力將金屬流（其他物質(zhì)

霧化類別與方式霧化類別氣霧化氣體冷卻Gasatomization；液霧化液體冷卻Wateratomization；離心霧化直接通過(guò)離心力、壓力差或機(jī)械沖擊力實(shí)現(xiàn)霧化霧化類別與方式霧化類別霧化方式平行霧化

介質(zhì)流與金屬流夾角為0，Parallelatomization；垂直霧化

介質(zhì)流與金屬流夾角為90，Plumbatomization；互成夾角霧化、V型霧化、錐形霧化Vtypeandconetypeatomization霧化方式21粉末的制備課件

金屬液由上方孔流出時(shí)與沿一定角度高速射擊的氣體或水相遇，然后被擊碎成小液滴，隨著液滴與氣體或水流的混合流動(dòng)，液滴的熱量被霧化介質(zhì)迅速帶走，使液滴在很短的時(shí)間內(nèi)凝固成為粉末顆粒。g金屬液由上方孔流出時(shí)與沿一定角度高速射擊的氣

霧化機(jī)理霧化聚并凝固霧化機(jī)理霧化聚并凝固階段一：大的液珠當(dāng)受到外力沖擊的瞬間，破碎成數(shù)個(gè)小液滴，假設(shè)在破碎瞬間液體溫度不變，則液體的能量變化可近似為液體的表面能增加。很明顯，霧化時(shí)液體吸收的能量與霧化液滴的粒徑存在一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：吸收的能量越高則粒徑越??；反之亦然。階段一：大的液珠當(dāng)受到外力沖擊的瞬間，破碎成數(shù)個(gè)小液滴，假設(shè)階段二：液體顆粒破碎的同時(shí)，還可能發(fā)生顆粒間相互接觸，再次成為一個(gè)較大的液體顆粒，并且液體顆粒形狀向球形轉(zhuǎn)化，這個(gè)過(guò)程中，體系的總表面能降低，屬于自發(fā)過(guò)程。過(guò)程三：液體顆粒冷卻形成小的固體顆粒。階段二：液體顆粒破碎的同時(shí)，還可能發(fā)生顆粒間相互接觸，再次成1、能量交換準(zhǔn)則

提高單位時(shí)間、單位質(zhì)量液體從系統(tǒng)中吸收能量的效率，以克服表面自由能的增加。2、快速凝固準(zhǔn)則

提高霧化液滴的冷卻速度，防止液體微粒的再次聚集。提高霧化制粉效率基本準(zhǔn)則1、能量交換準(zhǔn)則提高霧化制粉效率基本準(zhǔn)則霧化過(guò)程的四種情況動(dòng)能交換：霧化介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖旱蔚谋砻婺埽粺崃拷粨Q：霧化介質(zhì)帶走大量的液固相變潛熱；流變特性變化：液態(tài)金屬的粘度及表面張力隨溫度的降低而不斷發(fā)生變化；b化學(xué)反應(yīng)：高比表面積顆粒（液滴或粉粒）的化學(xué)活性很強(qiáng)，會(huì)發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)。霧化過(guò)程的四種情況動(dòng)能交換：霧化介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖旱蔚谋須忪F化的四個(gè)區(qū)域負(fù)壓紊流區(qū)顆粒形成區(qū)有效霧化區(qū)冷卻凝固區(qū)b氣霧化的四個(gè)區(qū)域負(fù)壓紊流區(qū)顆粒形成區(qū)有效霧化區(qū)冷卻凝固區(qū)b氣霧化制粉的影響因素 （1）氣體動(dòng)能 （2）噴嘴結(jié)構(gòu) （3）液流性質(zhì) （4）噴射方式氣霧化制粉的影響因素（1）氣體動(dòng)能

根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，噴嘴出口處的氣流速度可由下式表示N=MV2/2（1）氣體動(dòng)能根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，噴嘴出口處式中g(shù)—重力加速度

R—?dú)怏w常數(shù)

K—壓容比，即Cp/Cv，空氣的K值等1.4T—壓縮氣體進(jìn)噴嘴前的溫度，KP1—?dú)怏w流往環(huán)境的壓力

P2—使氣體流出噴嘴的壓力如果以空氣為霧化介質(zhì)進(jìn)行霧化，假設(shè)T2不變化，將P1=1大氣壓，K=1.4代入式上式，則可變形為

其中，K為由g和R合成的一個(gè)比例常數(shù)?？梢钥闯?，隨著氣體壓力P的增大，氣體的流速V也同時(shí)增大，但存在一個(gè)極限值。式中g(shù)—重力加速度其中，K為由g和R合成的一個(gè)比霧化介質(zhì)（氣體）的動(dòng)能N=MV2/2

比較M與V，V對(duì)提高動(dòng)能的效果更顯著，所以可以得出以下結(jié)論：

增大氣體壓力，能夠增加氣體的噴射速度，進(jìn)而增大噴射氣體的動(dòng)能，因而有利于金屬液體霧化率的提高。前提條件，即保持金屬液的流量為定值。霧化介質(zhì)（氣體）的動(dòng)能N=MV2/2。

對(duì)于一個(gè)實(shí)際的氣霧化系統(tǒng)，出現(xiàn)的情況較上面討論的要復(fù)雜些，因?yàn)樵谔岣哽F化壓力的同時(shí)，射流氣體會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的抽吸力，導(dǎo)致金屬液流量加大。以Vg表示噴嘴處的氣體體積流量，ml表示金屬液漏嘴端的質(zhì)量流量。依據(jù)提高單位時(shí)間、單位質(zhì)量的液體能量轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則，為提高氣霧化效果所應(yīng)采取的措施就是增大Vg/ML的比值。這個(gè)結(jié)論可由實(shí)際獲得的下圖明顯說(shuō)明。氣液流量比。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的氣霧化系統(tǒng)，出現(xiàn)的情況較上面討論的要21粉末的制備課件（2）噴嘴結(jié)構(gòu)嘴結(jié)構(gòu)應(yīng)具備以下基本條件霧化介質(zhì)獲得盡可能高的出口速度；霧化介質(zhì)與金屬液流之間形成合理的噴射角度；金屬液流產(chǎn)生最大的紊流；金屬液流霧化穩(wěn)定，不會(huì)因出口負(fù)壓造成噴嘴堵塞。（2）噴嘴結(jié)構(gòu)（3）液流性質(zhì) 金屬液的表面張力 金屬液的粘度 金屬液的過(guò)熱溫度（3）液流性質(zhì)（4）噴射方式按照霧化介質(zhì)對(duì)流體的作用可分為以下幾種（4）噴射方式21粉末的制備課件21粉末的制備課件21粉末的制備課件21粉末的制備課件

離心霧化法

離心霧化法是借助離心力的作用將液態(tài)金屬破碎為小液滴，然后凝固為固態(tài)粉末顆粒的方法。1974年，首先由美國(guó)提出旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉法，后來(lái)又發(fā)展了旋轉(zhuǎn)錠模、旋轉(zhuǎn)園盤(pán)等離心霧化方法。離心霧化法離心霧化法是借助離心力的作用將旋轉(zhuǎn)電極法旋轉(zhuǎn)電極法21粉末的制備課件旋轉(zhuǎn)電極法粉末平均粒度為D=（M0.12/wd0.64）(r/m)0.43式中 M—熔化速度10-7m3/s d—陽(yáng)極直徑2-5cm W—角速度1000-50000r/min r—熔體表面張力

m—密度旋轉(zhuǎn)電極法粉末平均粒度為旋轉(zhuǎn)錠模法（又稱旋轉(zhuǎn)坩堝法）：旋轉(zhuǎn)錠模法（又稱旋轉(zhuǎn)坩堝法）：旋轉(zhuǎn)盤(pán)法：

旋轉(zhuǎn)盤(pán)法最早于1976的美國(guó)Pratt&Whitney飛機(jī)制造公司研制出，用來(lái)制備超合金粉末。這種方法獲得的粉末平均粒度同園盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，則平均粒度越小，細(xì)粉收得率越高。旋轉(zhuǎn)盤(pán)法：粉末平均粒度及100目以下粉末收得率隨霧化盤(pán)轉(zhuǎn)速而變化的情況粉末平均粒度及100目以下粉末收得率隨霧化盤(pán)轉(zhuǎn)速而變化的情況21粉末的制備課件21粉末的制備課件旋轉(zhuǎn)輪法旋轉(zhuǎn)輪法旋轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)網(wǎng)霧化制粉的一些特性1、霧化制粉主要用于金屬或合金，對(duì)于一些可熔的氧化物陶瓷材料，也可采用這種方法進(jìn)行加工。但由于氧化物陶瓷熔體的粘度、表面張力很大，所以一般不能獲得細(xì)微陶瓷粉體，但可獲得短纖維、小珠或空心球，例如，硅酸鋁纖維、氧化鋯磨球、氧化鋁空心球等。2、霧化制粉是一種快速凝固技術(shù)，能夠增加金屬元素的固溶度。霧化制粉的一些特性1、霧化制粉主要用于金屬或合金，對(duì)于一些可3.極大地降低了成分偏析，粉末成分均勻，某些有害相，如高溫合金中的相，可能因激冷而受到抑制，甚至消除。4.冷速提高，枝晶間距減小，晶粒細(xì)化，材料的晶體結(jié)構(gòu)向非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，可獲得細(xì)晶、微晶、準(zhǔn)晶直至非晶粉末。3.極大地降低了成分偏析，粉末成分均勻，某些有害相，如高溫2.1.4物理蒸發(fā)冷凝法

物理蒸發(fā)冷凝制粉是一種制備超微金屬粉末的重要方法，采用不同的能量輸入方式，使金屬氣化，然后再在冷凝壁上沉積從而獲得金屬粉末。由于粉末的粒度很小，比表面積很大，因而化學(xué)活性很強(qiáng)。為防止金屬粉末氧化，在冷凝室內(nèi)一般都要通入惰性氣體。這樣在金屬蒸氣脫離熔體的很短時(shí)間內(nèi)，會(huì)被周?chē)鷼怏w迅速冷卻，金屬原子很快聚集成超微顆粒。同其他金屬粉末制備方法相比，物理蒸發(fā)冷凝法生產(chǎn)效率是較低的，但這種方法可獲得最小粒徑達(dá)2nm的納米顆粒。2.1.4物理蒸發(fā)冷凝法物理蒸發(fā)冷凝制粉電阻加熱方式等離子體加熱方式激光加熱方式電子束加熱方式高頻感應(yīng)加熱方式按能量輸入方式來(lái)劃分，物理蒸發(fā)冷凝法可分為以下幾種電阻加熱方式按能量輸入方式來(lái)劃分，物理蒸發(fā)冷凝法可分為以下幾物料物料21粉末的制備課件物料物料21粉末的制備課件化學(xué)制粉法

化學(xué)氣相沉積法化學(xué)還原法電化學(xué)制粉法化學(xué)制粉法化學(xué)氣相沉積法

氣相沉積制粉是通過(guò)某種形式的能量輸入，使氣相物質(zhì)發(fā)生氣—固相變或氣相化學(xué)反應(yīng)，生成金屬或陶瓷粉體。