粉末材料制备技术

粉末材料制备 1 1粉末冶金概述2粉末的制备3粉末的特性及表征 内容 2 1粉末冶金概述 概述粉末冶金 PowderMetallurgy 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 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 如非晶 纳米晶材料 4 5 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 6 7 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 8 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 9 雾化分类 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 11 雾化原理 12 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 13 双流雾化法 气雾化水雾化 注 适合于金属粉末制备 14 水雾化法 雾化原理 15 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 16 水雾化法 水雾化工艺影响因素 17 水雾化法 1 金属流率 1 500kg min2 水流量 20 2000L min3 水流速 出口 10 500m s4 水压 出口 5 150MPa5 合金过热度 75 150 水雾化常用工艺参数 18 水雾化法 19 水雾化法 水雾化法原理 20 水雾化法 水雾化不锈钢粉末 21 气雾化法 气雾化设备示意图 22 气雾化法 气雾化核心部件 喷嘴 23 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 24 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 25 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 26 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 27 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 28 3粉末颗粒的特性及表征 粉末形貌 粉体粒度 粉体密度 29 粉末形貌 30 粉末形貌 金相显微镜OM 31 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 32 粒度分布 1 机械筛分法 GB T1480 试验筛标准振动筛旋振筛 33 34 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 35 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 02 2000 m 粒度分布 36 粒度分布 37 粒度分布 D10D50D90 38 GB T13390 2008金属粉末比表面积的测定氮吸附法GB T1479 1984金属粉末松装密度的测定第一部分 漏斗法GB T1480 1995金属粉末粒度组成的测定干筛分法GB T1481 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 T1482 2010金属粉末流动性的测定标准漏斗法 霍尔流速计 GB T21779 2008金属粉末和相关化合物粒度分布的光散射试验方法GB T4164 2008金属粉末中可被氢还原氧含量的测定GB T5060 1985金属粉末松装密度的测定第二部分 斯柯特容量计法GB T5061 1998金属粉末松装密度的测定第3部分 振动漏斗法GB T5157 1985金属粉末粒度分布的测定沉降天平法GB T5158 1999金属粉末在氢中还原时质量损失的测定 氢损 GB T5158 4 2001金属粉末总氧含量的测定还原 提取法GB T5159 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 T5160 2002金属粉末生坯强度的测定矩形压坯横向断裂法GB T5161 1985金属粉末有效密度的测定液体浸透法GB T5162 200