功能粉体材料制备―3PPT课件
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功能粉体材料制备课件
②均齐度:颗粒两个外形尺寸的比值称为均齐度.包括长短度N 和扁平度M。
N=L/B，M=B/T 此外，N与M的比值称为Zingg指数. ③充满度: 体积充满度Fv定义为颗粒外接长方体的体积与该颗 粒体积之比.面积充满度FA定义为颗粒外接矩形的面积与其投影面 积A之比. ④球形度:表示颗粒接近球体的程度.
测定原理
将样品表面用X射线照射后， 原子的内层电子被激发，从样 品表层释放光电子。通过测定 被释放出的光电子运动能，可 以鉴定试验材料表面所存在的 元素，分析其化学合成情况。
X-optical electron spectrum
通过测定物质的表层(约10nm)，可以获得物质表 层的构成元素和化学结合状态等方面的信息。
离心沉降法特点
➢传统的粒度测量仪器,通过测量分析颗粒在液体中 的沉降速度来检测粉体的粒度分布
➢造价较低。
➢主要缺点:(1)不能测量不沉降的乳液;(2)测量速度 慢,时间长,重现性差;(3)测量范围局限性大,对于2μｍ 以下的颗粒,布朗运动起主导作用,导致测试结果偏 小;(4)测量结果易受环境温度、操作手法等因素的影 响。
离心沉降法(Centrifugal sedimentation
method)
离心沉降仪是根据Stokes定律的原理进行测定的。 Stokes定律即 在重力场中、在合理的粒径范围内,球形颗粒在液体中的沉降速度 为: 或者
式中:ｖ表示颗粒的沉降速度;ｘ表示颗粒的直径;s和f分别表示 颗粒和沉降液的密度;ｇ表示重力加速度,η表示液体的粘度系数。
评价粒度仪测试性能的几个重要 指标
重复性 真实性 易操作性
粉体表面分析
➢ 红外光谱(Infrared Spectrum ,IR)
➢ X光电子能谱(X-optical electron
N=L/B，M=B/T 此外，N与M的比值称为Zingg指数. ③充满度: 体积充满度Fv定义为颗粒外接长方体的体积与该颗 粒体积之比.面积充满度FA定义为颗粒外接矩形的面积与其投影面 积A之比. ④球形度:表示颗粒接近球体的程度.
测定原理
将样品表面用X射线照射后， 原子的内层电子被激发，从样 品表层释放光电子。通过测定 被释放出的光电子运动能，可 以鉴定试验材料表面所存在的 元素，分析其化学合成情况。
X-optical electron spectrum
通过测定物质的表层(约10nm)，可以获得物质表 层的构成元素和化学结合状态等方面的信息。
离心沉降法特点
➢传统的粒度测量仪器,通过测量分析颗粒在液体中 的沉降速度来检测粉体的粒度分布
➢造价较低。
➢主要缺点:(1)不能测量不沉降的乳液;(2)测量速度 慢,时间长,重现性差;(3)测量范围局限性大,对于2μｍ 以下的颗粒,布朗运动起主导作用,导致测试结果偏 小;(4)测量结果易受环境温度、操作手法等因素的影 响。
离心沉降法(Centrifugal sedimentation
method)
离心沉降仪是根据Stokes定律的原理进行测定的。 Stokes定律即 在重力场中、在合理的粒径范围内,球形颗粒在液体中的沉降速度 为: 或者
式中:ｖ表示颗粒的沉降速度;ｘ表示颗粒的直径;s和f分别表示 颗粒和沉降液的密度;ｇ表示重力加速度,η表示液体的粘度系数。
评价粒度仪测试性能的几个重要 指标
重复性 真实性 易操作性
粉体表面分析
➢ 红外光谱(Infrared Spectrum ,IR)
➢ X光电子能谱(X-optical electron
《功能粉体材料制备》课件
结论与展望
1 功能粉体材料的发展趋势
材料制备技术的不断创新，功能多样性的提高。
2 展望未来研究方向
开发新的制备方法、研究更广泛的应用领域。
参考资料
相关期刊论文
研究功能粉体材料制备的学术论文。
研究报告
研究机构发布的关于功能粉体材料制备的研究 报告。
专著及综述
了解该领域的重要综合书籍和专著。
网络资源
获取更多与功能粉体材料制备相关的信息和资 料。
透射电镜观察
通过透射电镜观察粉体材料的形貌和微观结构。
X射线衍射分析
通过衍射峰的位置和强度分析粉体材料的晶体 结构。
功能粉体材料的制备与表征
1
反应烧结法
通过烧结反应获得具有特定功能的粉体材料。
2
气相法
在气体环境中制备纳米级粉体材料。
3
溶胶-凝胶法
通过溶胶液的凝胶化制备具有高纯度和特殊结构的粉体材料。
4
电化学合成法
利用电化学反应制备具有特定电化学性能的粉体材料。
功能粉体材料的应用实例
光催化剂
功能粉体材料在环境净化、太阳能利用等领域具有 重的离 子传输性能。
电子陶瓷材料
具有优异的电气性能，广泛应用于电子器件领域。
催化剂
促进化学反应，提高反应速率和选择性。
粉体材料的制备方法
1
化学合成法
2
利用化学反应制备具有所需性质的粉体
材料。
3
生物制备法
4
利用生物体或其代谢产物制备材料粉体。
机械法
通过物理力学方法将材料粉碎和混合， 制备粉末。
物理法
利用物理原理控制粉体的形态和特性。
粉体材料的表征方法
粒径分析
粉末材料的制备成形与固结课件
三、化学气相沉积类型
热分解法
CH4气 C固 2H2气
热分解法中最为典型的就是羰基物热分解，它是一 种由金属羰基化合物加热分解制取粉末的方法，整 个过程的关键环节就是制备金属羰基化合物MeCOn
第一步：合成羰基镍
Ni固 4CO NiCO4 (气)
第二步：羰基镍热分解
NiCO4 (气) Ni 4CO
§7.2.2 物理制粉法
雾化法 蒸发凝聚法
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
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。
➢ 离心雾化法
离心雾化法是借助离心力的作用将液态 金属破碎为小液滴，然后凝固为固态粉 末颗粒的方法。1974年，首先由美国提 出旋转电极雾化制粉法，后来又发展了 旋转锭模、旋转园盘等离心雾化方法。
旋转电极法
旋转锭模法（又称旋转坩埚法）：
旋转盘法
旋转轮法
旋转杯
旋转网
雾化制粉的一些特性
按能量输入方式来划分，物理蒸发冷凝法可分为以下几种
•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
§7.2.3 化学制粉法
化学气相沉积法 化学还原法 电化学制粉法
气相沉积制粉是通过某种形式 的能量输入，使气相物质发生气— 固相变或气相化学反应，生成金属 或陶瓷粉体。
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。
[课件]无机材料粉体制备方法PPT
![[课件]无机材料粉体制备方法PPT](https://img.taocdn.com/s1/m/c4d686cf6294dd88d0d26b2c.png)
粉碎方式有： （1）转动销棒对物料颗粒的直接冲击作用力； （2）固定销棒及外壁（外圈撞击环）对物料的反击作用力； （3）定、动销棒所形成的狭窄间隙对物料颗粒的剪切、挤压和摩 擦作用力； （4）物料颗粒间的相互碰撞、摩擦作用。
10
（二）锤式与摆锤式粉碎机
由高速旋转的锤头及外 衬板组成，物料从入口 进入粉碎区后，在高速 旋转的锤头冲击作用下 ，受碰撞粉碎。
新近开发的：液流式、射流粉碎机、超低温、超临界 、超声粉碎机等。 介绍：各种具体粉碎方式及设备的粉碎原理、功能、 特性。
5
粉碎法制备无机材料超细粉体常用方法及设备分 类
在实际的生产中， 如何预测最终产品的粒径大小，一直是关 心的问题。 颗粒的破碎与能耗的三种学说在一定程度上能反映粉碎后的粒 径的大小情况： 1 、 面 积 学 说 （ Rittinger）：物料破碎时，外力做的功用于产 生新表面积，即破碎的功耗 ，与新生表面积 成正比 A1 S ，若 A1 比例系数为K，则 。K1S
优点：由于气流量大，温度 升高后机腔内散热快，粉碎 腔内温度上升不会太高，适 合于热敏性材料的粉碎。如 化学药品、香料、合成树脂 、制药原料、饲料、食品、 植物等。
7
一、辊压粉碎机 （一）原理 应用行业：油墨工业、涂料工业、油漆工业采用辊压 法可使其中的填料粉碎到5微米以下。
图2- 5 辊压粉碎机工作原理示意图 1-固定辊筒；2-固定滚动轴承；3-滚动夹套；4-粉碎前物料 ；5-移动辊筒；6-止推螺杆（或液压制推系统）；7-机架； 8-滚动轴承；9-粉碎后物料。
图2-13 锤式破碎机腔内运动示意图
11
（三）离心式碰撞粉碎机 实际上是锤式破碎机的一种变形。也是靠冲击作用进行粉碎。
基本原理：被粉碎物料在粉碎腔内由高速旋转的机构加速，作 高速旋转运动，然后与外壁发生碰撞而粉碎。其加速度过程主要 来自于颗粒的离心力，故称为离心式碰撞粉碎机。 机型结构比较简单，一般由转子、定子及碰撞环组成，转子 的边缘有各种形状的使颗粒加速的装置。
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（二）锤式与摆锤式粉碎机
由高速旋转的锤头及外 衬板组成，物料从入口 进入粉碎区后，在高速 旋转的锤头冲击作用下 ，受碰撞粉碎。
新近开发的：液流式、射流粉碎机、超低温、超临界 、超声粉碎机等。 介绍：各种具体粉碎方式及设备的粉碎原理、功能、 特性。
5
粉碎法制备无机材料超细粉体常用方法及设备分 类
在实际的生产中， 如何预测最终产品的粒径大小，一直是关 心的问题。 颗粒的破碎与能耗的三种学说在一定程度上能反映粉碎后的粒 径的大小情况： 1 、 面 积 学 说 （ Rittinger）：物料破碎时，外力做的功用于产 生新表面积，即破碎的功耗 ，与新生表面积 成正比 A1 S ，若 A1 比例系数为K，则 。K1S
优点：由于气流量大，温度 升高后机腔内散热快，粉碎 腔内温度上升不会太高，适 合于热敏性材料的粉碎。如 化学药品、香料、合成树脂 、制药原料、饲料、食品、 植物等。
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一、辊压粉碎机 （一）原理 应用行业：油墨工业、涂料工业、油漆工业采用辊压 法可使其中的填料粉碎到5微米以下。
图2- 5 辊压粉碎机工作原理示意图 1-固定辊筒；2-固定滚动轴承；3-滚动夹套；4-粉碎前物料 ；5-移动辊筒；6-止推螺杆（或液压制推系统）；7-机架； 8-滚动轴承；9-粉碎后物料。
图2-13 锤式破碎机腔内运动示意图
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（三）离心式碰撞粉碎机 实际上是锤式破碎机的一种变形。也是靠冲击作用进行粉碎。
基本原理：被粉碎物料在粉碎腔内由高速旋转的机构加速，作 高速旋转运动，然后与外壁发生碰撞而粉碎。其加速度过程主要 来自于颗粒的离心力，故称为离心式碰撞粉碎机。 机型结构比较简单，一般由转子、定子及碰撞环组成，转子 的边缘有各种形状的使颗粒加速的装置。
生产过程原理粉体制备PPT学习教案
第49页/共147页
50
超细粉： 10m以下的粉体物料，甚至纳米数量级的微粉。
五、超细磨机
机械式和流能式两类。 机械式粉碎机：振动磨机、搅拌磨机、行星磨、胶 体磨、冲击磨等。
流能式超细磨：气流磨。
第50页/共147页
51
１、振动磨 碰撞、挤压及研磨，产品粒度可细至数微米。
第51页/共147页
52
2． 粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质 ，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给 料控制；
第2页/共147页
3
3.减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易
和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均
质化；
4.把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多
级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制
但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也 受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、 电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料 等中硬以下的脆性物料。
第31页/共147页
32
6、笼式破碎机（粉碎机） 笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图：
第32页/共147页
33
第33页/共147页
R
R
RD
第44页/共147页
45
转速比：球磨机的最适宜转速与临界转速之比 =n1/n0=32.4/42.4=0.76
磨机的工作转速：以在临界转速的0.76~0.88倍之间为宜。 研磨罐最内层圆弧半径：
Rmin 250/ n2
研磨罐的最大填充率： 理论适宜转速n=32.4 D0 时的最大填充率=0.42
→ 破碎（cr ushing ）
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5
四、破碎的方式
50
超细粉： 10m以下的粉体物料，甚至纳米数量级的微粉。
五、超细磨机
机械式和流能式两类。 机械式粉碎机：振动磨机、搅拌磨机、行星磨、胶 体磨、冲击磨等。
流能式超细磨：气流磨。
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１、振动磨 碰撞、挤压及研磨，产品粒度可细至数微米。
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2． 粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质 ，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给 料控制；
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3
3.减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易
和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均
质化；
4.把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多
级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制
但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也 受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、 电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料 等中硬以下的脆性物料。
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6、笼式破碎机（粉碎机） 笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图：
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R
R
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转速比：球磨机的最适宜转速与临界转速之比 =n1/n0=32.4/42.4=0.76
磨机的工作转速：以在临界转速的0.76~0.88倍之间为宜。 研磨罐最内层圆弧半径：
Rmin 250/ n2
研磨罐的最大填充率： 理论适宜转速n=32.4 D0 时的最大填充率=0.42
→ 破碎（cr ushing ）
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四、破碎的方式
《粉体制备》幻灯片
❖ 但磨球過多，會佔用球磨機的有效空間，降低物料 的裝載量。
❖ 一般料球比為l:1.5至1:2.0。
❖ 密度大的可取下限，密度小的可取上限。對難磨的 粉料及細度要求較高的粉料。可以適當提高研磨體 的比例。有資料報導，當料球比為1:(4-8)時，粉料 細度可以大大提高。
❖ 採用濕法球磨時，假设加水過少。料漿太 濃，磨球與粉料粘在一起，降低研磨和衝 擊作用;假设加水過多，料漿太稀，球料易 打滑，同樣降低研磨效果。
❖ 振動粉碎是利用研磨體在磨機內做高頻振動 而將物料粉碎的。在粉碎過程中，筒體內的 裝填物由於振動不斷地沿著與主軸轉向相反 的方向迴圈運動，使物料不停地翻動。
❖ 研磨體除了做剧烈的迴圈運動外，還進行劇 烈的自轉。物料主要受衝擊作用，其次也有 研磨作用。筒體內的物料在這種劇烈且高頻 率的撞擊和研磨作用，首先產生疲勞裂紋， 並不斷擴展終至碎裂，故振動磨能有效地對 物料迸行超細粉碎。
❖ 這主要是因為振磨過程除衝擊作用外，還 有一定的研磨作用。在實際生產中，由於 電動機的轉速所限，頻率不可能無限制地 增大。而振幅則決定於傳動輪的偏心度， 所以也不能隨意調整。
❖ 新型的振動磨可以自動變頻，粉碎初期， 物料顆粒較粗，粉碎以衝擊作用為主。
❖ 此時頻率可稍低，振幅應較大，以使研磨 體有較大的衝擊力。隨物料變細，應以研 磨作用為主，可將頻率增大，振幅減少， 此時衝擊次數增加，研磨作用增強，有利 於物料的細磨。
❖ 單位容積產量大，粉塵小，出料時可用管道輸送， 生產中用得較多。
❖ 乾法球磨主要靠研磨體的衝擊與磨削作用進行粉碎。
❖ 乾磨後期，由於粉料之間的吸附作用，容易黏結成 塊，降低粉碎效果。乾法得到的顆粒較濕法粗。
❖ 從圖2.16可以看出，濕磨的效率較乾磨高 得多，這是液體介質所起的作用。液體的 作用主要表現在以下兩方面。
❖ 一般料球比為l:1.5至1:2.0。
❖ 密度大的可取下限，密度小的可取上限。對難磨的 粉料及細度要求較高的粉料。可以適當提高研磨體 的比例。有資料報導，當料球比為1:(4-8)時，粉料 細度可以大大提高。
❖ 採用濕法球磨時，假设加水過少。料漿太 濃，磨球與粉料粘在一起，降低研磨和衝 擊作用;假设加水過多，料漿太稀，球料易 打滑，同樣降低研磨效果。
❖ 振動粉碎是利用研磨體在磨機內做高頻振動 而將物料粉碎的。在粉碎過程中，筒體內的 裝填物由於振動不斷地沿著與主軸轉向相反 的方向迴圈運動，使物料不停地翻動。
❖ 研磨體除了做剧烈的迴圈運動外，還進行劇 烈的自轉。物料主要受衝擊作用，其次也有 研磨作用。筒體內的物料在這種劇烈且高頻 率的撞擊和研磨作用，首先產生疲勞裂紋， 並不斷擴展終至碎裂，故振動磨能有效地對 物料迸行超細粉碎。
❖ 這主要是因為振磨過程除衝擊作用外，還 有一定的研磨作用。在實際生產中，由於 電動機的轉速所限，頻率不可能無限制地 增大。而振幅則決定於傳動輪的偏心度， 所以也不能隨意調整。
❖ 新型的振動磨可以自動變頻，粉碎初期， 物料顆粒較粗，粉碎以衝擊作用為主。
❖ 此時頻率可稍低，振幅應較大，以使研磨 體有較大的衝擊力。隨物料變細，應以研 磨作用為主，可將頻率增大，振幅減少， 此時衝擊次數增加，研磨作用增強，有利 於物料的細磨。
❖ 單位容積產量大，粉塵小，出料時可用管道輸送， 生產中用得較多。
❖ 乾法球磨主要靠研磨體的衝擊與磨削作用進行粉碎。
❖ 乾磨後期，由於粉料之間的吸附作用，容易黏結成 塊，降低粉碎效果。乾法得到的顆粒較濕法粗。
❖ 從圖2.16可以看出，濕磨的效率較乾磨高 得多，這是液體介質所起的作用。液體的 作用主要表現在以下兩方面。
纳米粉体材料制备技术PPT课件
一、化学沉淀法
在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体 沉淀物，进而制备相应的纳米粒子。
特点： 简单易行 颗粒半径大
纯度低 适合制备氧化物
.
3939
（1） 共沉淀法
原理：含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，使溶液 中已经混合均匀的各个组分按化学剂量比共同沉淀出来， 或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再使其煅烧 分解得到粉体材料。
真空冷 用真空蒸发、高频感应等使原料气化或 纯度高、结晶组织好、粒度可
凝法 形成等离子体，然后骤冷
控，但设备要求高
.
11
(3) 综合方法 制备过程中要伴随一些化学反应，同时又涉及到粒子
的物态变化过程，甚至在制备过程中要施加一定的物理 手段来保证化学反应的顺利进行。
.
12
（二）制备状态
气相法：在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在 冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
成法
中合成纳米粒子
苯热合 在苯溶液中进行高温高压反应合成 同上
成法
纳米粒子
. 10
溶胶凝 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，反应物种多，产物颗粒均匀，
胶法 再经低温热处理得纳米粒子
过程易控制
微乳液 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂作用 粒子的单分散性和界面性好
法
下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、 热处理后得纳米粒子
4.1 机械化学： 物料粒子受机械力作用而被粉碎时，发生物质结
构及表面物理化学性质的变化
.
3232
4.2 机械粉碎过程中物料性质变化 (1)粒子结构变化 (2)粒子表面物理化学性质变化 (3)化学组成变化
4.3 纳米机械粉碎过程中的安全问题
在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体 沉淀物，进而制备相应的纳米粒子。
特点： 简单易行 颗粒半径大
纯度低 适合制备氧化物
.
3939
（1） 共沉淀法
原理：含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，使溶液 中已经混合均匀的各个组分按化学剂量比共同沉淀出来， 或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再使其煅烧 分解得到粉体材料。
真空冷 用真空蒸发、高频感应等使原料气化或 纯度高、结晶组织好、粒度可
凝法 形成等离子体，然后骤冷
控，但设备要求高
.
11
(3) 综合方法 制备过程中要伴随一些化学反应，同时又涉及到粒子
的物态变化过程，甚至在制备过程中要施加一定的物理 手段来保证化学反应的顺利进行。
.
12
（二）制备状态
气相法：在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在 冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
成法
中合成纳米粒子
苯热合 在苯溶液中进行高温高压反应合成 同上
成法
纳米粒子
. 10
溶胶凝 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，反应物种多，产物颗粒均匀，
胶法 再经低温热处理得纳米粒子
过程易控制
微乳液 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂作用 粒子的单分散性和界面性好
法
下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、 热处理后得纳米粒子
4.1 机械化学： 物料粒子受机械力作用而被粉碎时，发生物质结
构及表面物理化学性质的变化
.
3232
4.2 机械粉碎过程中物料性质变化 (1)粒子结构变化 (2)粒子表面物理化学性质变化 (3)化学组成变化
4.3 纳米机械粉碎过程中的安全问题
粉末材料制备技术 ppt课件
毫米对照 34
粒度分布
筛分的优缺点
优点
PPT课件
9
雾化分类
PPT课件
10
雾化法
• 双流雾化（占世界雾化粉末产量95%） • 离心雾化 • 真空雾化
PPT课件
11
雾化原理
雾化 聚并 凝固
PPT课件
12
雾化过程
动能交换：雾化介质的动能转变为金属液滴的表 面能； 热量交换：雾化介质带走大量的液固相变潜热； 流变特性变化：液态金属的粘度及表面张力随温 度的降低而不断发生变化； 化学反应：高比表面积颗粒（液滴或粉粒）的化 学活性很强，会发生一定程度的化学反应。
21
气雾化法
气雾化设备示意图
PPT课件
22
气雾化法
气雾化核心部件-喷嘴
PPT课件
23
气雾化法
•负压紊流区：高速气流的抽吸作用， 在喷嘴中心孔下方形成负压紊流层； •颗粒形成区：在气流冲击下，金属液 流分裂为许多液滴； •有效雾化区：气流汇集点对原始液滴 产生强烈破碎作用，进一步细化； •冷却凝固区：细化的液滴的热量迅速 传递给雾化介质，凝固为粉末颗粒。
PPT课件
3
• 粉末冶金的优点
（1）粉末冶金方法能生产用普通熔炼法无
法生产的具有特殊性能的材料。
多孔材料 陶瓷材料 复合材料
（2）粉末冶金方法生产的某些材料，与普通的
熔炼方法相比，性能优越。
减少偏析，均匀化
消除粗大组织
制备非平衡材料，PP如T课非件 晶、纳米晶材料
4
原料粉末
1.金属流率：1-500kg/min 2.水流量：20-2000L/min 3.水流速（出口）：10-500m/s 4.水压（出口）：5-150MPa 5.合金过热度：75-150 ℃
粒度分布
筛分的优缺点
优点
PPT课件
9
雾化分类
PPT课件
10
雾化法
• 双流雾化（占世界雾化粉末产量95%） • 离心雾化 • 真空雾化
PPT课件
11
雾化原理
雾化 聚并 凝固
PPT课件
12
雾化过程
动能交换：雾化介质的动能转变为金属液滴的表 面能； 热量交换：雾化介质带走大量的液固相变潜热； 流变特性变化：液态金属的粘度及表面张力随温 度的降低而不断发生变化； 化学反应：高比表面积颗粒（液滴或粉粒）的化 学活性很强，会发生一定程度的化学反应。
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气雾化法
气雾化设备示意图
PPT课件
22
气雾化法
气雾化核心部件-喷嘴
PPT课件
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气雾化法
•负压紊流区：高速气流的抽吸作用， 在喷嘴中心孔下方形成负压紊流层； •颗粒形成区：在气流冲击下，金属液 流分裂为许多液滴； •有效雾化区：气流汇集点对原始液滴 产生强烈破碎作用，进一步细化； •冷却凝固区：细化的液滴的热量迅速 传递给雾化介质，凝固为粉末颗粒。
PPT课件
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• 粉末冶金的优点
（1）粉末冶金方法能生产用普通熔炼法无
法生产的具有特殊性能的材料。
多孔材料 陶瓷材料 复合材料
（2）粉末冶金方法生产的某些材料，与普通的
熔炼方法相比，性能优越。
减少偏析，均匀化
消除粗大组织
制备非平衡材料，PP如T课非件 晶、纳米晶材料
4
原料粉末
1.金属流率：1-500kg/min 2.水流量：20-2000L/min 3.水流速（出口）：10-500m/s 4.水压（出口）：5-150MPa 5.合金过热度：75-150 ℃
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分析条件
K现象
一般X射线衍射图谱提供的数据
Bragg方程 2dsinθ=nλ
X-Ray diffraction
衍射角 晶面符号 峰的强度
某粉末的X射线衍射图
电子衍射(EDS)
➢确定晶态、非晶或多晶 ➢确定晶面，计算晶面间距
Electron Microscope Analyzer
非晶粉末电子衍射照片 结晶度低的粉末电子衍射照片 结晶度好的粉末电子衍射照片
超细粉体粒度测试应注意的问题
➢ 不同类型测量仪器测定结果不具有可比性。在粒度 测试中,不同测试原理的仪器即使在同样的测试条件 下,所得到的粒度测定结果是不相同的。将同一种样 品(经超细粉碎分级处理)在相同的测试条件下(测试 浓度、分散方式、悬浮介质、分散剂等)分别用不同 类型的仪器进行了粒度测定,现将测试结果列于表1。
激光粒度分析仪测试结果提供的信息
激光粒度分析仪
两种粉末分析结果实例
激光粒度分析仪
粉末粒度分布单 分散性评价的一 种表示方法:在 累积分布曲线上 作切线,然后根 据切线斜率来判 断粉末粒度分布 情况.
激光粒度分析仪特点
➢测量动态范围宽,适用性广。现在先进的激光粒度仪的动态范围 可达1∶1000(动态范围是指仪器同时能测量的最小颗粒与最大颗 粒之比)。 ➢测量速度快。测量一个样品一般只需1～2min。 ➢测量精度高,重现性好。 ➢操作方便,不受环境温度的影响。 ➢不破坏样品,又能得到样品体积的分布。 ➢主要缺点:分辨率较低,不适于测量粒度分布范围很窄的样品。
离心沉降法特点
➢传统的粒度测量仪器,通过测量分析颗粒在液体中 的沉降速度来检测粉体的粒度分布
➢造价较低。
➢主要缺点:(1)不能测量不沉降的乳液;(2)测量速度 慢,时间长,重现性差;(3)测量范围局限性大,对于2μｍ 以下的颗粒,布朗运动起主导作用,导致测试结果偏 小;(4)测量结果易受环境温度、操作手法等因素的影 响。
式中Dv表示颗粒的球体积当量径，S为颗粒表面积，V为颗粒 的体积。
粉末形状表征方法
➢光学显微镜（Optical microscope）
➢扫描电子显微镜（Scan electron microscope ，SEM)
➢透射电子显微镜（Transmission electron microscope ，TEM)
②均齐度:颗粒两个外形尺寸的比值称为均齐度.包括长短度N 和扁平度M。
N=L/B，M=B/T 此外，N与M的比值称为Zingg指数. ③充满度: 体积充满度Fv定义为颗粒外接长方体的体积与该颗 粒体积之比.面积充满度FA定义为颗粒外接矩形的面积与其投影面 积A之比. ④球形度:表示颗粒接近球体的程度.
颗粒图像处理仪
颗粒图像处理仪是由光学显微镜、CCD摄像机、图像捕捉卡 和计算机组成。性能特点: ➢除了可以测量粒度以外还可以进行一般的形貌特征分析; ➢所得测量结果直观、可靠,既可以直接测量粒度分布,又可以作 为其它粒度仪器测试可靠性的评判参考仪器。
主要缺点: ➢操作手续比较繁琐,测量时间长,易受人为因素的影响; ➢取样量较少,代表性不强,适合测量粒度分布范围较窄的样品。
从表1看出:对于不同测试原理的仪器对同一样品的 粒度测定结果差异很大,不能盲目、简单地将所测数 值进行比较。
粉体材料性能表征
粉体材料性能表征的主要内容
➢粉末晶体结构(微结构及缺陷) ➢化学组成 ➢颗粒形状 ➢粉末粒度及其分布 ➢比表面积 ➢表面电性和表面能 ➢在不同体系下的分散性
决定了粉体的 力学、物理和 化学特性
常用粉末晶体结构性能表征
➢ X射线衍射(XRD) ➢电子衍射(ED)
X射线衍射(XRD)
离心沉降法(Centrifugal sedimentation
method)
离心沉降仪是根据Stokes定律的原理进行测定的。 Stokes定律即 在重力场中、在合理的粒径范围内,球形颗粒在液体中的沉降速度 为: 或者
式中:ｖ表示颗粒的沉降速度;ｘ表示颗粒的直径;s和f分别表示 颗粒和沉降液的密度;ｇ表示重力加速度,η表示液体的粘度系数。
激光粒度光散射法
激光粒度仪是根据光的散射现象测量颗粒大小的。颗 粒尺寸越大,散射角越小;颗粒尺寸越小,散射角越大。 测试范围广：1～3000nm。 自动化程度高，测试速度快。 不适应高浓度样品，难以用于在线测量。 对非球形颗粒易产生偏差。 粉末样品在介质中的分散好坏，影响测量结果。
激光粒度分析仪
放大倍数,成像特征和成像机理不同.事实上这三种显 微镜的每一种又可以根据其成像特征和成像机理细分 为几种甚至十几种相关的显微镜.一般分析时根据粉末 大小和要表征的内容,考虑到分析成本进行选择.
常用粉末粒度及其分布表征方法
➢显微镜+图象分析软件（适用范围广，统计范围有限） ➢筛分析（Sieve Analysis） ➢费氏粒度分析仪（FSSS Particle Size Analyzer） ➢斯科特粒度分析仪（Scott Particle Size Analyzer ， sedimentation analysis) ➢激光粒度分析仪（Lazer Particle Size Analyzer）
➢ 确定粉末的晶体结构，晶态或非晶态
➢确定粉末的结晶度 ➢确定粉末的化学组成（含量在2%以上） ➢确定显露晶面，计算晶胞参数，判断晶体结构缺陷 ➢估算粉末晶粒大小
X射线衍射(XRD)
估算粉末晶粒大小
根据谢乐公式：
式中:λ为X射线衍射线的波长;d为晶粒大小;B为衍射线半高宽。 B表示单纯因晶粒度细化引起的宽化度。θ需选取低角度X射线 衍射线(2θ≤50°)进行计算。B值在计算时,需从测量的半高宽 BM中扣除仪器宽化的影响。 * X射线衍射线宽法测得的是晶粒度,这与颗粒度意义是有区 别的.
电子衍射(EDS)
从内到外依次
为低指数晶面到 高指数晶面,当高 指数晶面显露表 明粉末结晶度越 高,晶体结构越完 整.一般来说,当 粉末细到一定程 度,越细高指数晶 面越难以显露.
某粉末的电子衍射照片Fra bibliotek粉末形状内涵
①单一颗粒的形状表示:当单一颗粒在水平位置处于稳定状态 时，可在相互正交的三个轴线方向上测得最大值L、B、T.