粉末冶金原理_考研复习纲要

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粉末冶金复习资料

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粉末冶金复习题填空:1.粉末冶金是用(金属粉末货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、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。

2.从制粉过程的实质来分,现有制粉方法可归纳为(物理化学法)和(机械法)。

机械法是将原材料机械地粉碎,而(化学成分)基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助(化学的)或(物理)的作用,改变原材料的(化学成分)或(聚集状态)而获得粉末的工艺过程。

3.通常把固态物质按分散程度不同分成(致密体)、(粉末体)和(胶体)三类;〔1〕,即大小在1mm以上的称为(致密体),0.1μm 以下的称为(胶体),而介于二者的称为(粉末体)。

4.粉末冶金工艺过程包括(制粉)工序,(成形)工序和(烧结)工序。

5.粉末冶金成形前的预处理包括(粉末退火)、(筛分)、(混合)、(制粒)、和(加润滑剂)等。

6.粉末特殊成形方法有(等静压成形)、(连续成形)、(无压成形)、(注射成形)、(高能成形)等。

7.粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限(1)(粘结阶段)(2)(烧结颈长大阶段)(3)(闭孔隙球化和缩小阶段)。

8.通常按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为(单元系烧结)、(多元系固相烧结)、(多元系液相烧结)。

9.常用的粉末冶金锻造方法有(粉末热锻)和(粉末冷锻);而粉末热锻又分为(粉末锻造)、(烧结锻造)和(锻造烧结)三种。

10.粉末冶金复合材料的强化手段包括(弥散强化)、(颗粒强化)和(纤维强化)。

11.粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系,因此研究粉末体时,应分别研究属于(单颗粒)、(粉末体)及(粉末体的孔隙)等的性质。

12.粉末在压制过程中,粉末的变形包括(弹性变形)、(塑性变形)和(脆性变形)。

13.通常等静压按其特性分成(冷等静压)和(热等静压)。

14. 烧结过程有自动发生的趋势。

从热力学的观点看,粉末烧结是(系统自由能减小)的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于(能量较低)状态。

青海省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金技术重要内容

青海省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金技术重要内容

青海省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金技术重要内容青海省考研冶金工程复习资料:冶金原理与冶金技术重要内容青海省考研冶金工程复习资料:冶金原理与冶金技术重要内容一、引言冶金工程是研究金属的提取与加工过程的学科,包括冶炼原理、冶金技术、冶炼设备等方面的知识。

本文将重点介绍青海省考研冶金工程复习资料中关于冶金原理与冶金技术的重要内容,以帮助考生更好地备考。

二、冶金原理冶金原理是冶金工程的基础理论,主要包括金属的物理化学性质、矿石中矿石相与非金属杂质的分布、矿石与矿石中有用组分的矿物的分离与提取等方面。

在青海省考研冶金工程复习资料中,以下几个方面是重要的内容:1. 金属的物理化学性质:包括金属的晶体结构、固溶体与相图、热力学性质等。

考生需要了解不同金属的晶体结构、固溶体形成原理以及相图的应用,这对于理解金属的性质与行为非常重要。

2. 矿石中的矿石相与非金属杂质的分布:矿石中的矿石相指的是矿物的种类和相对含量,而非金属杂质则是指与金属相互混合存在的其他元素。

了解矿石中的矿石相与非金属杂质的分布情况,有助于冶金工程师选择适当的矿石处理方法。

3. 矿石与矿物的分离与提取:根据冶金原理,矿石与矿石中有用组分的矿物可以通过物理或化学方法进行分离与提取。

了解不同的分离与提取方法,可以帮助考生解决实际冶金生产中的问题。

以上是青海省考研冶金工程复习资料中关于冶金原理的重要内容,考生在备考过程中应该加强对这些知识点的掌握与理解。

三、冶金技术冶金技术是冶金工程的核心内容,是将冶金原理应用于实际冶金生产中的技术手段。

在青海省考研冶金工程复习资料中,以下几个方面是重要的内容:1. 矿石的破碎与磨矿技术:矿石的破碎与磨矿技术是金属矿石处理的第一步,关系到后续处理工序的顺利进行。

掌握矿石的破碎与磨矿工艺,对于提高冶金生产效率具有重要意义。

2. 选矿技术:选矿技术是根据矿石的物理化学性质,通过物理或化学方法实现矿石中有用组分的分离与提取。

粉末冶金材料学复习内容

粉末冶金材料学复习内容

“粉末冶金材料学”复习内容一、粉末冶金材料学概述1. 简介粉末冶金的特点粉末冶金技术:是以金属粉末或非金属粉末或其混合物为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

粉末冶金材料:是用粉末冶金技术制得的近全致密或多孔材料(包括制品)特点:1)技术多样性;粉末制备技术,成形技术,烧结技术2)工艺复杂性;制粉,制备金属粉末、合金粉末、金属化合物粉末以及包覆粉末;成形,分加压成形和无压成形两类, 其他加压成形方法有等静压成形、粉末轧制、粉末挤压等;烧结,单元系烧结和多元系烧结,其烧结温度都比所含金属与合金的熔点要低。

烧结后处理,有精整、熔浸、机加工、热处理(淬火、回火和化学处理)和电镀等.3)性能优越性;材料具有特殊结构和性能,能制造性能更优的材料(与熔炼法比)粉末高速钢、粉末超合金可避免成分的偏析,保证合金具有均匀组织和稳定性能,同时,这种合金具有细晶粒组织使热加工性大为改善4)零件复杂性;零件的孔隙度可控,零件的形状、结构复杂5)手段先进性;6)规模扩大性;7)成本低廉性。

2. 粉末冶金发展趋势与学科前沿发展趋势①辐射领域越来越广(研制新材料、开发新应用);②新技术层出不穷(如喷射成形、注射成形等);③多学科交叉(材料、化学、化工、冶金、物理、机械等);④高致密化、高性能化、集成化和低成本化;⑤非平衡及超细材料和制品的制备,如非晶、微晶、纳米晶、准晶等;⑥具有独特组分的复合材料设计与制备。

学科前沿①粉末制取新技术、新工艺及其过程理论。

向超细、超纯、粉末特性可控方向发展。

②建立以“近净成形”技术为中心的各种新型固结技术及其过程模拟理论,如粉末注射成形、挤压成形、喷射成形、温压成形、粉末锻造等。

③建立以“全致密化”为主要目标的新型固结技术及其过程模拟技术。

如热等静压、微波烧结、高能成形等。

粉末冶金材料设计、表征和评价新技术。

粉末冶金材料的孔隙特性、界面问题及强韧化机理的研究。

粉末冶金学复习资料

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第一章粉末的制取一.粉末制取的方法:机械粉碎法、雾化法、还原法、气相沉积法、液相沉积法、电解法、水热法、纳米及超细粉末的制备技术二.机械粉碎法●固态金属的机械粉碎既可以是一种独立的制粉方法,又可以是其他方法的补充。

●机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用,将块状金属、合金或化合物机械地粉碎为粉末的。

●物料最终的粉碎程度:粗碎、细碎✓压碎:碾碎、辊轧、鄂式破碎✓击碎:锤磨✓击碎和磨削多方面作用:球磨、棒磨等机械研磨比较适用于脆性材料,涡旋研磨、冷气流粉碎多用于制取塑性金属或合金的粉末。

1.机械研磨法●研磨的任务(作用)包括:减小或增大粉末粒度;合金化;固态混料;改善、转变或改变材料的性能等。

●研磨后的金属粉末会有加工硬化、形状不规则以及出现流动性变坏和团块等特征。

(1)研磨规律●研磨是粉末冶金工艺中耗时最长、生产效率最低的一个工序。

研磨过程中作用在颗粒材料上的力:冲击、磨耗、剪切以及压缩✓冲击:是一个颗粒体被另一个颗粒体瞬时撞击,这时,两个颗粒体可能都在运动,或者一个颗粒体是静止的。

✓磨耗:由于两物体间的摩擦作用产生磨损碎屑或颗粒。

(较脆弱材料和耐磨性极低的材料)✓剪切:用切断法将颗粒断裂成单个颗粒,而同时产生很少的细屑。

压缩:缓慢施加压力于颗粒体上,压碎或挤压颗粒材料。

(2)影响球磨的因素●决定因素:装料比、球磨筒尺寸、球磨机转速、研磨时间、球磨体与被研磨物料的比例、研磨介质、球体直径等。

●球磨筒尺寸的影响:球筒直径D与长度L之比D/L:D/L>3 硬而脆的材料D/L<3 塑性材料2.介质的影响:物料除可以在空气介质中干磨外,还可以在液体介质中进行湿磨。

✓液体介质:水、酒精、汽油、丙酮等。

✓湿磨的特点:①可减少金属的氧化;②防止金属颗粒的再聚集长大;③减少物料的成分偏析;④防止粉末飞扬,改善劳动环境;⑤湿磨会增加辅助工序,如过滤、干燥等。

3.球体大小对物料的粉碎有很大的影响。

一般是把大小不同的球配合使用。

粉末冶金原理复习总结

粉末冶金原理复习总结

临界转速:机械研磨时,使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时,筒体的转动速度。

离解压:每种金属氧化物都有离解的趋势,而且随温度提高,氧离解的趋势越大,离解后的氧形成氧分压越大,离解压即是此氧分压。

电化当量:这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系,表达为每96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出。

气相迁移:细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压,在高温经挥发进入气相,被还原后沉降在大颗粒上,导致颗粒长大的过程。

相对密度:粉末或压坯密度与对应材料理论密度的比值百分数。

压坯密度:压坯质量与压坯体积的比值。

相对体积:粉末体的相对密度(d=ρ/ρ理)的倒数称为相对体积,用β=1/d表示。

粉末加工硬化:金属粉末在研磨过程中由于晶格畸变和位错密度增加,导致粉末硬度增加,变形困难的现象称为加工硬化。

快速冷凝:将金属或合金的熔液快速冷却(冷却速度>105℃/s),保持高温相、获得性能奇异性能的粉末和合金(如非晶、准晶、微晶)的技术,是传统雾化技术的重要发展。

假合金:两种或两种以上金属元素因不是根据相图规律、不经形成固溶体或化合物而构成的合金体系,假合金实际是混合物。

保护气氛:为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系加入还原性气体或真空条件称为保护气氛。

粉末粒度:一定质量(一定体积)或一定数量的粉末的平均颗粒尺寸成为粉末粒度。

粉末流动性:50克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流性。

孔隙度:粉体或压坯中孔隙体积与粉体表观体积或压坯体积之比。

标准筛:用筛分析法测量粉末粒度时采用的一套按一定模数(根号2)制备的金属网筛。

单轴压制:在模压时,包括单向压制和双向压制,压力存在压制各向异性。

密度等高线:粉末压坯中具有相同密度的空间连线称为等高线,等高线将压坯分成具有不同密度的区域。

雾化介质:雾化制粉时,用来冲击破碎金属流柱的高压液体或高压气体称为雾化介质。

活化能:发生物理或化学反应时,形成中间络合物所需要的能量称为活化能。

粉末冶金原理

粉末冶金原理

粉末冶金原理
粉末冶金原理是一种制备金属零件的重要工艺方法。

它基于粉末的可塑性和可压缩性,通过将金属粉末在适当的温度和压力条件下进行压制和烧结,从而使粉末颗粒之间发生结合,形成具有一定形状和尺寸的实体零件。

具体而言,粉末冶金原理包括以下几个基本步骤:首先,选择适当的金属粉末作为原料,这些金属粉末通常具有均匀的颗粒尺寸和化学成分。

然后,对金属粉末进行混合,以获得所需的成分和性能。

混合可以通过机械混合、球磨等方法进行。

接下来,将混合后的粉末通过模具进行压制,使其形成一定形状的绿体。

在绿体制备完成后,需要进行烧结过程。

烧结是粉末冶金中最关键的步骤之一,它通过加热和压力作用,使金属粉末颗粒之间结合形成固体。

在烧结过程中,金属粉末的表面氧化膜会被还原,颗粒间的扩散和晶界增长发生,从而形成更加致密和结实的材料。

最后,经过烧结的零件可以通过进一步加工,如热处理、表面处理等,来获得所需的性能和表面特征。

粉末冶金可以制备复杂形状、高精度和优良性能的零件,具有灵活性和高效性,广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。

总的来说,粉末冶金原理是通过将金属粉末进行压制和烧结,实现颗粒间结合形成固体的工艺方法。

它具有制备复杂形状零件、优良性能和高效性等优点,是一种重要的金属制备工艺。

2024年粉末冶金基础知识(三篇)

2024年粉末冶金基础知识(三篇)

2024年粉末冶金基础知识(一)粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末,其计量单位一般是以微米(m)或纳米(nm)。

1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末,要求其杂质和气体含量不超过1%~2%,否则会影响制品的质量。

2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。

实际的粉末往往是团聚了的颗粒,即二次颗粒。

实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。

⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。

常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等,可以通过显微镜的观察确定。

⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积,可通过实际测定。

比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。

3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。

⑴填充特性指在没有外界条件下,粉末自由堆积时的松紧程度。

常以松装密度或堆积密度表示。

粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。

⑵流动性指粉末的流动能力,常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。

流动性受颗粒粘附作用的影响。

⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力,用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示,在标准模具中,规定的润滑条件下测定。

影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度,塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好;颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。

⑷成形性指粉末压制后,压坯保持既定形状的能力,用粉末能够成形的最小单位压制压力表示,或用压坯的强度来衡量。

成形性受颗粒形状和结构的影响。

(二)粉末冶金的机理1.压制的机理压制就是在外力作用下,将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。

钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。

粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。

在压缩过程中,随着粉末的移动和变形,较大的空隙被填充,颗粒表面的氧化膜破碎,颗粒间接触面积增大,使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强,从而形成具有一定密度和强度的压坯。

中南大学全国硕士研究生入学考试《冶金原理》考试大纲

中南大学全国硕士研究生入学考试《冶金原理》考试大纲

中南大学全国硕士研究生入学考试《冶金原理》考试大纲
I.考试性质
冶金原理考试是为冶金高等院校和科研院所招收硕士研究生而设置的具有选拔性质的全国统一入学考试科目,其目的是科学、公平、有效地测试学生掌握大学本科阶段冶金理论课的基本知识、基本理论,以及运用理论观点和方法分析和解决问题的能力,评价的标准是高等学校本科毕业生能达到的及格或及格以上水平,以保证被录取者具有基本的提取液晶的理论素质,并有利于冶金高等院校和科研院所在专业上择优选拔。

II.考查目标
冶金原理科考试涵盖冶金熔体、冶金热力学和冶金动力学。

要求考生:
(1)准确地掌握有关理论知识。

(2)准确、恰当地使用本学科的专业术语,正确理解和掌握学科的有关规律和方法。

(3)运用理论分析冶金学的现象和问题。

Ⅲ.考试形式和试卷结构
1、试卷满分及考试时间
本试卷满分为150 分,考试时间为180 分钟
2、答题方式
答题方式为闭卷,笔试。

3、试卷内容结构
冶金熔体
约25 %
冶金热力学
约55 %
冶金动力学
约20 %
Ⅳ.考查内容
一、冶金熔体
(一)冶金熔体的相平衡
(二)冶金熔体的物理和化学性质
二、冶金热力学
(一)化合物的生成-分解反映
(二)热力学平衡图在冶金中的应用(三)高温分离提纯过程
(四)湿法分离提纯过程
三、冶金动力学
冶金科学与工程学院。

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课程名称:粉末冶金学Powder Metallurgy Science第一章导论1粉末冶金技术的发展史History of powder metallurgy粉末冶金是采用金属粉末(或非金属粉末混合物)为原料,经成形和烧结操作制造金属材料、复合材料及其零部件的加工方法。

粉末冶金既是一项新型材料加工技术,又是一项古老的技术。

.早在五千年前就出现了粉末冶金技术雏形,古埃及人用此法制造铁器件;.1700年前,印度人采用类似方法制造了重达的“DELI 柱”(含硅Fe合金,耐蚀性好)。

.19世纪初,由于化学实验用铂(如坩埚)的需要,俄罗斯人、英国人采用粉末压制、烧结和热锻的方法制造致密铂,成为现代粉末冶金技术的基础。

.20世纪初,现代粉末冶金的发展起因于爱迪生的长寿命白炽灯丝的需要。

钨灯丝的生产标志着粉末冶金技术的迅速发展。

.1923年硬质合金的出现导致机加工的革命。

.20世纪30年代铜基含油轴承的制造成功,并在汽车、纺织、航空、食品等工业部门的广泛应用。

随后,铁基粉末冶金零部件的生产,发挥了粉末冶金以低的制造成本生产高性能零部件的技术优点。

.20世纪40年代,二战期间,促使人们开发研制高级的新材料(高温材料),如金属陶瓷、弥散强化合金作为飞机发动机的关键零部件。

.战后,迫使人们开发研制更高性能的新材料,如粉末高速钢、粉末超合金、高强度铁基粉末冶金零部件(热锻)。

大大扩大了粉末冶金零部件及其材料的应用领域。

.粉末冶金在新材料的研制开发过程中发挥其独特的技术优势。

2粉末冶金工艺粉末冶金技术的大致工艺过程如下:↓成形(模压、CIP、粉浆浇注、轧制、挤压、温压、注射成形等)↓烧结(加压烧结、热压、HIP等)↓—后续处理Typical Processing flowchart for Powder Metallurgy Technique3粉末冶金技术的特点.低的生产成本:能耗小,生产率高,材料利用率高,设备投资少。

↑↑↑工艺流程短和加工温度低加工工序少少切削、无切削.材料成分设计灵活、微观结构可控(由工艺特征决定):能制造普通熔练法不可能生产的材料,如W-Cu、SnO2-Ag、WC-Co、Cu-石墨、金属陶瓷(TiC-NiCr,Al2O3-Ni或Cu,TiB2-Cu等)、弥散强化材料(Al2O3-Cu Al2O3-Al,Y 2O3-Fe基合金)、粉末超合金(非相图成分)、难熔金属及其合金如钨钼、含油轴承、过滤材料等。

.高的性能:粉末高速钢、粉末超合金因无成分偏析和稳定的组织(细的晶粒)而性能优于熔炼法制备的合金;纳米材料,金属-陶瓷梯度复合材料(梯度硬质合金)。

主要不足之处:.由于受设备容量的限制,传统粉末冶金工艺制造的粉末冶金零部件的尺寸较其它加工方法(铸造,机加工等)小;.材料韧性不高;.零部件的形状复杂程度和综合力学性能有限等。

正被新型成形技术(如无模成形技术,温压成形,注射成形)逐步克服。

4粉末冶金材料及其零部件的应用由于粉末冶金材料及其零部件较其它加工方法制造的零部件的成本低,以及其性能能满足特种要求,因而粉末冶金零部件和材料在国民经济各部门的应用十分广泛。

如:.汽车制造业的各种粉末冶金零部件;.机加工工业中的切削用硬质合金和粉末高速钢刀具;.电子工业用粉末冶金磁性材料和电触头;.计算机的原器件用电子封装材料;.机械制造业的减磨零件和结构部零件;.航天航空业中的耐热材料及结构零部件;.家用电器中的微型轴承;.原子能材料;.武器系统和作战平台(高效、低成本);.建材工业用金刚石工具材料等。

.环保与化工用催化剂及过滤器件。

总之,粉末冶金材料与人们的生活密不可分,在国民经济和国防建设中发挥重大作用。

而且,随着粉末冶金新技术和新工艺的开发与应用,粉末冶金的技术上的优越性也更加显著,应用领域不断扩大。

如温压成形技术的出现使粉末冶金零部件在轿车上的应用水平由原来的13.2Kg/辆增加到22Kg/辆,大大扩大了粉末冶金零部件的应用范围。

5粉末冶金的未来发展. 大量高性能铁基粉末冶金结构零部件的开发与应用。

.组织均匀的全致密、高性能难加工材料的开发与应用。

.非平衡材料(amorphous,microcrystalline,metastable alloys)..特种新型材料的开发与应用(纳米复合材料,梯度复合材料). 新型成型与烧结技术的开发. 计算机仿真技术的应用6粉末冶金技术与其他材料加工技术间的关系粉末冶金作为一种加工方法,主要从成本和性能上弥补其他加工技术上的不足。

与其它加工技术一样同属材料科学与工程的范畴,为人类社会的文明和进步不断提供物质基础。

特别是,在新材料的研制和开发过程中,粉末冶金技术因其独特的工艺优势将继续发挥先导作用。

第二章粉末的性能与测试方法简介§1 粉末及粉末性能1粉末颗粒与粉末体的概念习惯上,人们按分散程度将自然界的固体分为三类,即致密体(>1mm)、粉末体(μm―1mm)和胶粒(<μm)。

然而随着纳米技术的发展,现在看来,这一分类方法存在严重不足之处。

也就是说,超细颗粒与纳米颗粒均同属于粉末体的范筹。

粉末颗粒指组成粉末体的最小单位或个体,简称颗粒。

粉末体则是由尺寸小于1mm的颗粒及颗粒间孔隙所组成的集合体。

可流动性:由于粉末颗粒之间的相互作用力远低于通常固体内原子间作用力压缩性:由于颗粒间存在相当数量的孔隙,也具有可压缩的特性。

单个粉末颗粒可能是单一晶粒,也可能是多晶粒。

主要取决于粉末制备方法和制取工艺条件、颗粒大小和颗粒的晶体学特性。

2 粉末颗粒的性质颗粒的聚集状态由于粉末颗粒细小,具有发达的表面积,颗粒表面附近的原子活性很高,导致粉末颗粒发生某些聚集现象。

单颗粒:单个独立存在的颗粒被称为单颗粒。

粗粉末通常以单颗粒形式存在。

一次颗粒(primary particle):最先形成的不可以独立存在的颗粒,它只有聚集成二次颗粒时才能独立存在。

二次颗粒(secondary particle):由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立存在的聚集颗粒被称为二次颗粒。

若能被分离,就成为单颗粒。

细粉末通常以二次颗粒的形式存在。

一次颗粒与二次颗粒间的差异如图所示。

(图,18)团粒(agglomelate):由单颗粒或二次颗粒依靠范德华力粘结而成的聚集颗粒。

絮凝体(flocculate):在液体介质中由单颗粒或二次颗粒结合的更松软的聚集颗粒。

颗粒表面形貌(surface morphology)粉末颗粒的表面形貌一般来说凹凸不平的,即使是采用机械破碎法制得的陶瓷粉末。

从理论上讲,粗大的颗粒在冲击载荷的作用下会发生沿一定晶面的解理断裂,形成平整的断裂面。

但由于受力状态的复杂性,解理面并非沿同一晶面进行,而发生惯穿多个晶面的断裂,从而导致颗粒表面的凹凸不平。

而对于通常的金属粉末的制备方法制取的粉末颗粒,由于出现优先成核与生长的客观条件,易形成凹凸不平的欠发育完整的表面。

内部结构大部分的粉末颗粒系多晶结构,粉末颗粒内部存在许多缺陷,如空位、位错、晶格弯曲等,还存在孔隙、裂纹等。

另外还有夹杂(还原法制粉中更为突出)。

3粉末性能粉末性能包括物理性能(颗粒的密度、熔点和显微硬度等)、几何性能(颗粒形状,颗粒尺寸及其组成)、化学性质和工艺性能(松装密度,流动性,压缩性,成形性和烧结性能)。

特别是粉末的工艺性能受控于前三种粉末性能。

3.1 粉末的物理性能3.1.1颗粒密度材料的理论密度即无孔隙密度,一般不能代表颗粒密度。

这主要是因为大多数制粉方法所制备的粉末颗粒内含有孔隙(开孔或闭孔)和裂隙。

通常采用两种方法来表示颗粒的密度。

真密度(pore free density)即固体材料的理论密度。

除一些具有不同晶形的物质(碳、氧化锆、氧化铝、碳化硅等)以外,其它物质的粉末颗粒的真密度与其理论密度相同。

有效密度(ffective particle density)系单位体积内粉末颗粒的质量。

颗粒中存在的闭孔体积计算在内。

很明显,它小于颗粒的真密度。

要精确测定粉末颗粒的有效密度几乎是不可能的。

一般采用比重瓶法测定其近似值,因而也称为比重瓶密度。

3.1.2 显微硬度粉末颗粒的显微硬度主要取决于构成固体物质的原子间的结合力、加工硬化程度和纯度,左右着粉末的压缩性。

后二者主要受控于粉末制取方法。

如还原铁粉颗粒的显微硬度可采用适当的退火工艺来消除加工硬化、降低其中氧、碳含量,达到降低颗粒显微硬度的目的。

3.3.3 粉末颗粒的熔点对于普通粉末冶金用金属粉末,粉末颗粒的熔点与固体的熔点几乎相同。

但当粉末颗粒的尺寸很小时,颗粒的熔点大幅度降低。

如尺寸为10nm的纳米银粉,其熔点仅为97℃。

3.2 颗粒的形状(Particle shape)颗粒形状一般分为两大类,即规则形状与不规则形状颗粒。

主要取决于粉末的制造方法。

具体关系如下:球形颗粒—气相沉积,液相沉淀;近球形—雾化,溶液置换;片状—机械研磨;多角形—机械粉碎;树枝状—电解法;多孔海绵状—还原法。

严格来说,所谓规则状颗粒系指能用现有数学工具加以准确描述的颗粒。

而通常指的颗粒形状是粉末颗粒的外形轮廓投影的形状。

而颗粒的形状的表征到目前为止仍然是一件十分困难的工作。

因而,造成表征粉末颗粒尺寸时也只能给出很粗糙的表达。

一些典型的粉末颗粒如图所示。

(此处附图)目前,对于颗粒形状的描述仅局限于定性分析,即以人们已知的自然界中的物体形状作参考来加以表示。

颗粒的形状的观察通常采用光学显微镜、扫描电镜和透射作为分析手段。

§2粉末粒度及其分布(Particle size and its distribution)1 粒度(particle size)习惯上,粉末颗粒的大小(即粉末粒度)采用一维(one dimension)尺寸来衡量,粗略地表示粉末颗粒的粗细程度,以μm或mm为单位。

通常所说的粒度指的是粒径。

粉末粒径反映颗粒外形的某一尺寸。

粒径的具体数值与粉末颗粒的形状及粉末粒度的分析方法有关。

因为,对于具体的测试方法是建立在一定的有关粉末颗粒形状的假设的基础之上的。

如筛分析法指网孔的尺寸;光学显微镜法或扫描电镜法则代表颗粒投影的某一尺寸,即定向径;沉降分析、比表面法的当量粒径或等效球径。

投影径:D A=(4A/π)1/2(令颗粒的投影面积A与直径为D A的球形颗粒面积相等)=(6V/π)1/3(令颗粒体积V与直径为的球形颗粒的体积相等)等体积球径:Dv表面径:D sp=(S/π)1/2(令颗粒的表面积S与球形颗粒的表面积相等)体比表面径:D sv=6/S v=6V/S前三种表示方法都基于了不同的对颗粒形状的假设,相互之间无法进行换算,且几何意义不明显。

第四种方法不需对粉末颗粒的形状作任何形式的假设,而且其几何意义很明显,即为颗粒中心(centroid)到各表面元(微表面元ds)按其表面积加权距离的两倍。

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