粉末材料制备技术.ppt

粉末材料制备,1 粉末冶金概述 2 粉末的制备 3 粉末的特性及表征,内容,1 粉末冶金概述,概述 粉末冶金（Powder Metallurgy）是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。,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，如非晶、纳米晶材料,2. 粉末的制备方法,制备粉末的三种途径： 固态 液态 粉末 气态,液体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。,概述,可以较容易获得合金粉末 均匀，无宏观偏析 粉末特性可通过雾化工艺调整而改变 非金属夹杂物较少，纯净度高 重复性较好，适合大批量生产,雾化法优点,雾化分类,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,雾化原理,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。,雾化过程,双流雾化法,气雾化 水雾化,注：适合于金属粉末制备,水雾化法,雾化原理,水雾化法,细粉收得率高 颗粒不规则，冷成形性较好 粉末氧含量较高 投资小，成本低,水雾化法特点,水雾化法,水雾化工艺影响因素,水雾化法,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 ,水雾化常用工艺参数,水雾化法,水雾化法,水雾化法原理,水雾化法,水雾化不锈钢粉末,气雾化法,气雾化设备示意图,气雾化法,气雾化核心部件-喷嘴,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。,气雾化法,气雾化制粉的影响因素 （1）喷嘴结构 （2）雾化工艺 （3）液流性质,气雾化法,（1）喷嘴结构 喷嘴结构应具备以下基本条件： 使雾化介质获得尽可能高的出口速度； 使雾化介质与金属液流之间形成合理喷射角度； 使金属液流产生最大的紊流； 使金属液流雾化稳定，不会因出口负压造成喷嘴堵塞。,气雾化法,Vg表示喷嘴处的气体体积流量，ml表示金属液漏嘴端的质量流量。,雾化压力 导流直径 金属流率 气体流量 气体温度,（2）雾化工艺,气雾化法,（3）液流性质 金属液的表面张力 金属液的粘度 金属液的的化学组成 金属液的过热温度,气雾化法,3 粉末颗粒的特性及表征,粉末形貌,粉体粒度,粉体密度,粉末形貌,粉末形貌,金相显微镜OM,水雾化铜粉,粉末形貌,水雾化铁粉,气雾化铝粉,氮雾化钢粉,扫描电子显微镜 SEM,粒度分布,1.机械筛分法（GB/T 1480）,试验筛 标准振动筛 旋振筛,筛分的优缺点,优点 统计量大, 代表性强 便宜 重量分布,缺点 下限30微米 人为因素影响大 重复性差 非规则形状粒子误差 速度慢,粒度分布,2.激光散射粒度分析,测量原理,当光入射到颗粒时，会产生衍射，小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小，某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。 0.022000m,粒度分布,粒度分布,粒度分布,D10 D50 D90,GB/T 13390-2008 金属粉末比表面积的测定 氮吸附法 GB/T 1479-1984 金属粉末松装密度的测定 第一部分:漏斗法 GB/T 1480-1995 金属粉末粒度组成的测定 干筛分法 GB/T 1481-1998 金属粉末(不包括硬质合金粉末)在单轴压制中压缩性的测定 GB/T 1482-2010 金属粉末 流动性的测定 标准漏斗法（霍尔流速计） GB/T 21779-2008 金属粉末和相关化合物粒度分布的光散射试验方法 GB/T 4164-2008 金属粉末中可被氢还原氧含量的测定 GB/T 5060-1985 金属粉末松装密度的测定 第二部分:斯柯特容量计法 GB/T 5061-1998 金属粉末松装密度的测定 第3部分:振动漏斗法 GB/T 5157-1985 金属粉末粒度分布的测定 沉降天平法 GB/T 5158-1999 金属粉末 在氢中还原时质量损失的测定（氢损） GB/T 5158.4-2001 金属粉末 总氧含量的测定还原-提取法 GB/T 5159-1985 金属粉末(不包括硬质合金用粉)与成型和烧结有联系的尺寸变化的测定方法 GB/T 5160-2002 金属粉末生坯强度的测定 矩形压坯横向断裂法 GB/T 5161-1985 金属粉末 有效密度的测定 液体浸透法 GB/T 5162-2006 金属粉