




已阅读5页,还剩42页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1,特种陶瓷工艺学,学院:材料科学与工程,2,特种陶瓷粉体性能及其制备技术,特种陶瓷的成型方法,特种陶瓷的烧结机制及其方法,特种陶瓷的加工,以超硬材料金刚石、CBN烧结体为主,3,粉体,特种陶瓷粉体性能,作为物质的一种存在状态,粉体不同于气体、液体,也不完全同于固体;它是大量固体粒子的集合体,具有很多固体的属性,如物质结构,密度等等;颗粒间存在宏观空隙,颗粒间结合力较弱;同时它具有固体所不具有的流动性。,粉体颗粒,一次颗粒:单颗粒,分开并独立存在的最小实体,可以是单晶,但普遍为多晶,二次颗粒:一次颗粒间的自发团聚,4,团聚原因:(a)分子间的范德华力(b)颗粒间的静电引力(c)吸附水分的毛细管力(d)颗粒间磁引力(f)颗粒表面不光滑造成的机械纠缠力,特种陶瓷粉体性能,粉体团聚,颗粒越小,团聚越严重,而对纳米粉来说,如何解决或减轻粉体团聚现象也是很大的难题,5,特种陶瓷粉体性能,粉体颗粒形状,颗粒形状与粉末生产方法的关系,颗粒形状直接影响粉体的许多特性,如比表面积、流动性、磁性、固着力、填充性、研磨特性和化学活性等。根据不同的使用目的,对颗粒形状有不同的要求。,颗粒形状因粉末生产方法不同而不同,6,凡构成某种粉体的颗粒群,其颗粒的平均大小被定义为该粉体的粒度。粉体粒径大小影响粉体性质,如最敏感的比表面积、可压缩性、流动性。粉体粒度决定应用范畴,是粉体诸物性中最重要的特性如:土木、水利所用粉体1cm以上冶金、食品:40m-1cm纳米粉体:nm量级特种陶瓷粉体,一般粒径在0.05m40m,粉体粒度(粒径),特种陶瓷粉体性能,7,球状颗粒粒度可以用直径表示,多边形可以用边长,但粉体颗粒通常不是很规则的。,粉体粒度(粒径),特种陶瓷粉体性能,粒径表示方法:等体积球相当径等面积球相当径等沉降速度相当径显微镜下测得的颗粒径,8,球当量直径,等表面积(球)相当径等体积(球)相当径等比表面积(球)相当径等沉降速度(球)相当径(Stokes径),筛分径,当颗粒通过筛网并停留在细筛网上时,粗细筛孔的算术或几何平均值称为筛分径,(1)用不同方法测得的粒径可能相较大的区别。(2)一般测得是二次粒径,并不仅仅是一次粒径,显微镜的方法才有可能将其分析。,说明,9,目数20426080100150170200250325粒径/mm.833.351.246.175.147.104.080.074.061.043,筛分径,金刚石粒度,10,显微镜下测得的颗粒径,Feret径Martin径(等分面积)投影面积相当径定方向最大径投影周长相当径,11,12,粉体粒度分布,单分散体系,多分散体系,(1)频率分布任意粒度的颗粒占总颗粒数的个数或者质量百分比(2)累积分布某一粒径以下的颗粒占总颗粒数的个数或者质量百分比,13,粉体表面特征,粉体性能上与块体物质有很大的区别,重要原因就是两者表面状态不一样。随着颗粒细化,粉体表面问题将成为颗粒学的首要问题。这也是目前纳米科学成为热点的主要原因。,表面能和表面状态粉体颗粒表面原子与内部原子不同,处于能量过剩状态,这种“过剩能量”就称为粉体颗粒的表面能。颗粒粒径越小,表面原子的比例越大,表面能就成为粉体粒子的附着与凝聚的重要作用。,Cu粉,14,粉体填充特性,等大球的致密填充配位数12,致密度74.05%(1)立方密堆111ABCABCABC排列(2)六方密堆0001ABABABABAB排列,粉体填充特性是粉末成型的基础,15,等大球的不规则填充实际填充中,很难达到完全致密。在可能获得最密填充中,孔隙率0.363即36.3,致密度为63.7。,粉体填充特性,异直径球的填充在等大球填充所生成的空隙中,进一步再填充小球,可以获得更加紧密的填充。,加压压密填充压力的作用可以减少颗粒相互作用,附着力的影响,使粉体密度更大。,16,影响因素1)颗粒大小的影响当颗粒的粒径不大时,粒径越小,填充越疏松;如果粒径变大,大到超过临界粒径Dc(大约20um)时,则粒径对填充率的影响并不大。2)颗粒形状和凝聚的影响在填充中,若颗粒的形状逐渐偏离球状,并且直到板状、棒状等不规则形状,那么,可以预料,填充操作比较困难,填充结构越来越疏松,空隙率越来越变大。由于吸附水分,导致颗粒间凝聚力的强烈作用。它妨碍填充过程中颗粒的运动,所以得不到密填充。而且当凝聚力存在时,使颗粒通过凝聚形成不规则的二次颗粒,致密填充会很困难。,粉体填充特性,17,机械粉碎法,物理化学法,应用机械力将粗颗粒粉碎获得细粉,不易获得粒径在1m以下的超细颗粒,且容易引入杂质,在离子、原子、分子水平上通过反应、成核和生长制成粒子的方法,纯度、粒度可以控制,均匀性好,颗粒微细,并可以实现在分子级水平上的复合,均化。,粉体制备技术,18,机械粉碎法,粉碎机制有两种(1)摩擦粉碎或表面粉碎研磨体与颗粒或者颗粒之间的摩擦产生,摩擦的结果使被磨粒子从表面磨削出更细的粒子。如普通球磨(2)冲击粉碎或体积粉碎研磨体对颗粒或者颗粒之间的撞击、剪切产生,粒子被分割成两个或者数个更细的粒子。如振动或者搅动球磨,19,为了提高效率,根据原料尺寸大小及细度要求,常将粉碎过程分级进行,先粗碎,再中碎,最后细碎,不同级粉碎应相应选择适宜设备。,20,(1)普通球磨,摩擦粉碎,冲击粉碎,21,球磨机的转速,22,研磨体的比重、大小及形状,大比重的研磨体可以提高研磨效率。,23,球磨方式,球磨方式有湿法和干法两种。,24,(2)振动球磨,25,煅烧氧化铝瓷料,加入适量的液体介质和助磨剂可大大提高粉碎效率,26,(3)搅动球磨,助磨剂可减轻更细粒子的团聚现象,27,(4)气流球磨,污染小,但粉末使用前要排除吸附的气体,28,气流球磨粉碎原理:利用高压流体(压缩空气或过热蒸汽)作为介质,将其高速通过细的喷嘴射入粉碎室内,此时气流体积突然膨胀、压力降低、流速急剧增大(可以达到音速或超音速),物料在高速气流的作用下,相互撞击、摩擦、剪切而迅速破碎,然后自动分级,达到细度的颗粒被排出磨机。粗颗粒将进一步循环、粉碎,直至达到细度要求。,进料粒度约在0.1mm之间,出料细度可达m左右。,优点:不需要任何固体研磨介质,故可以保证物料的纯度;在粉碎过程中,颗粒能自动分级,粒度较均匀;能够连续操作,有利于生产自动化。缺点是耗电量大,附属设备多;干磨时,噪音和粉尘都较大。,29,(5)几种球磨方式比较,对于粒度21m的B4C,平衡粒度与平衡时间分别为:普通球磨:4m,64h振动球磨:2m,16h搅动球磨:0.4m,8h气流球磨:0.45m,4次,30,物理化学法,31,以固态物质为出发原料,利用化合、分解、氧化还原等反应制备超细颗粒。(伴随有烧结过程和晶粒长大过程),液相法,固相法,金属盐溶液经过添加沉淀剂和溶剂蒸发得到盐式氢氧化物再经过热分解得到氧化物粉末。特点:1)易控制组成,能合成复合氧化物粉2)加微量成分很方便3)可获得良好的混合均匀性4)生成的沉淀呈凝胶状,很难水洗过滤,而且有时沉淀剂不易清除,32,(1)共沉淀法两种或者两种以上的金属盐同时沉淀。共沉淀时要考虑体系的溶度积和PH值,不同体系的溶度积和PH值不同。例如:ZrO2Y2O3(3atom%)体系与Al2O3的复合陶瓷粉或者ZrO2Y2O3CeO2体系,沉淀剂为NH4OH只有PH值6.77时两个体系才能共沉淀缺点:沉淀剂加入时很难做到均匀,高PH值沉淀的金属会作为杂质进入(2)均匀沉淀法沉淀剂不外加,而是由内部自己缓慢生成,这会消除沉淀剂的不均匀问题,而且生成的沉淀剂会立刻消耗掉,使沉淀剂浓度保持在很低的状态,纯度高,也便于清洗。,70,33,34,(3)醇盐水解法,以金红石TiO2为例,(4)溶胶凝胶法,将金属、有机或者无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理得到氧化物和其他化合物固体的办法。它具有纯度高、化学均匀性好、可容纳不溶性或者不沉淀性组分、掺杂分布均匀等诸多优点。,35,醇盐水解法,溶胶凝胶法,36,37,(5)溶剂蒸发法:不需要沉淀剂,采用喷雾法,可以保持溶液的均匀性,使组分偏析的体积最小,而且喷雾法得到的颗粒一般为球状,38,雾化水解法,39,40,气相法,气相法合成由于原料具有挥发性,容易精制(提纯),从而生成颗粒纯度高;颗粒分散性良好;容易控制反应气氛;再有生成颗粒直径分布窄,粒度集中。,41,(1)CVD,沉积物的尺寸与成核数成反比,因此要想生成超细颗粒,首先要在体系中要足够数量的晶核。影响成核因素:足够的过饱和比及时排除产物可以保证足够的过饱和比高的平衡常数反应温度成核剂,42,43,(2)PVD(蒸发凝聚法),
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- JJF 2274-2025逻辑分析仪校准规范
- 2025年停车调查报告范文4
- 邯郸市人民医院急诊卒中护理配合专项考核
- 阳泉市中医院靶向药物临床应用技能考核
- 阳泉市人民医院成本控制能力考核
- 长治市人民医院静脉窦取栓成形术团队配合资格考核
- 2025年年产3000吨包芯线(镁硅铁合金)项目可行性研究报告申请报告编制
- 邯郸市中医院血管外科感染控制考核
- 长治市人民医院粪便检验技术准入考核
- 电力、燃气及水的生产和供应项目节能评估报告(节能专)
- 2025春季学期国开电大专科《刑事诉讼法学》一平台在线形考(形考任务一至五)试题及答案
- 汉语教程第二册教案
- 2025年小学1-6年级重点知识(含答案)
- 职业技术学院智能网联汽车技术专业人才培养方案
- 原木定制衣柜合同范本
- 中班健康《蔬菜宝宝我爱你》课件
- 遗传学(云南大学)知到智慧树期末考试答案题库2025年云南大学
- 抗美援朝精神教育
- 2025年人教部编版语文四年级下册期末测试题及答案(一)
- 办公设备维修维护服务协议
- 部编人教版五年级上册语文各单元习作范文汇编(作文范文汇编)(每单元3篇)
评论
0/150
提交评论