粉末的制备
粉末冶金制备工艺
粉末冶金制备工艺粉末冶金的制备工艺是一种非常重要的先进制造技术，它可以帮助工业生产制造出更为精密、复杂的金属产品。
粉末冶金制备工艺可以分为材料制备和成形处理这两大部分。
首先，我们来谈谈材料制备。
材料制备需要从金属原料中提取相应的金属粉末，通常采用磨粉机、流体化床或是加热熔化的方式，以获得细小的金属粉末。
在获得金属粉末后，如果要制备出具有一定性能的产品，就需要对粉末进行添加添加剂，以提高金属粉末的粒度分布，对金属粉末的表面特性进行改善，以及保证金属粉末的包覆稳定性。
接下来，我们来谈谈成形处理。
成形处理是粉末冶金制备工艺中最重要的环节，可以采用压制、挤压、锻造、熔覆等多种加工方法来实现。
其中，压制是用压力将金属粉末压入模型中的加工工艺，可以在低温下实现大规模生产，而且能够有效提高制品的尺寸精度和表面质量；挤压法则是使用挤压机和冲床来将金属粉末挤压成相应的结构，具有效率高、制品质量稳定性好的优点；锻造法则是利用机械压力将金属溶融后在冷却后形成目标特征结构的工艺，它可以实现高精度的加工；最后，熔覆法则是一种先熔化金属然后将其均匀地覆盖在金属零件表面的流体化覆盖工艺，以达到改善制品性能和非金属层的覆盖目的。
以上就是粉末冶金制备工艺的主要流程，它可以有效地提高制品的多功能性，使用粉末冶金技术生产出的产品具有质量好、容易自动化及尺寸精度高等特点，是一种十分有效的制备工艺。
粉末冶金制备工艺瞩目着它在汽车制造业、航空航天、医疗仪器、高性能高精度等领域的发展，为相关行业的技术进步和制造水平的提升带来了良好的影响。
粉末冶金制备工艺的发展将会对未来的制造业有重要的意义，会大大提高制造过程的效率，更有利于环境保护。
它可以有效地提高工业生产的质量，并能够有效的降低能耗，是未来制造业的一个理想状态。
因此，进一步加强研究和技术支持，改善粉末冶金制备工艺，完善完善生产过程，是未来工业面临的重要挑战。
第二章粉末制备
粉末粒度/μm 颗粒形状 聚集状况 表观密度% 冷却速度/K· s -1 偏析程度 氧化物/10
-6
气雾化
100 球形 有一些 55 10
4
水雾化
150 不规则 很少 35 10
5
轻微 120
可忽略 3000
流体压力/MPa
流体速度/m· s 雾化效率
-1
3
100 低
14
100 中等
2）影响二流雾化性能的因素
从制备过程的实质来分：机械破碎法、物 理化学法
固态
粉末
1、金属（合金）→金属粉末：机械粉碎，电化腐蚀 2、金属氧化物（盐类）→金属粉末：还原法 3、金属＋非金属化合物 →金属化合物粉末：还原－化合法
金属氧化物＋非金属化合物
3 常用的粉末制备方法 3、1 机械粉碎法
碾碎 碾碎机 双辊滚碎机
机 械 粉 碎 法
雾化粉末性能的表征 a.粉末的粒度：平均粒度、粒度分布、可用粉 末收得率 b.粉末形状：松装密度、流动性、压坯密度、 比表面积 c.粉末纯度和结构：化学成分、氧化度、均匀 性、颗粒微观组织结构
A.雾化介质
空气 气体 雾化介质 影响 液体 水 惰性 气体 油
对氧化不严重或再进行还原处理的合 金。（铜、铁、碳钢） 对易氧化的金属粉末制备，含锰、硅、 钒、钛、锆的合金或镍基、钴超合金 能较好地控制颗粒形状和表面氧化 对含有易被还原的氧化物金属合金， 铁、低碳钢、合金钢（由于金属冷却 速度快粉末表面烟花大大减少）
3.2.2离心雾化
离心雾化法—利用机械旋转离心力将金属液流 击碎成细液滴，然后冷却凝结成 粉末 离心雾化法分类：旋转圆盘、旋转坩埚、旋转 电极、旋转网
1）旋转圆盘法
粉末烧结原理
粉末烧结原理
粉末烧结是一种常用的金属粉末加工技术，用于将细粉末颗粒通过加热和压制的方式，形成致密的固体材料。
其工作原理可简述如下：
1. 粉末制备：首先需要选择合适的金属粉末或其混合物，这些粉末通常具有较小的粒径和均匀的颗粒大小。
粉末制备过程可以包括球磨、气雾化、水热合成等手段，以获得所需的粉末。
2. 粉末混合：将所选的金属粉末混合均匀，以确保最终烧结体具有均一的组织结构和化学成分。
3. 压制成型：将混合的金属粉末置于模具中，并施加高压力以压制粉末。
压制的目的是使粉末颗粒之间发生变形，并使颗粒间的物理接触增加，促进后续烧结过程中的颗粒结合。
4. 烧结：将已压制成型的粉末坯体置于高温环境中进行加热处理。
在加热过程中，金属粉末颗粒之间发生扩散和结合，生成新的结晶颗粒，并形成致密的固体结构。
具体的烧结温度和时间取决于所使用的粉末和目标材料。
5. 冷却处理：完成烧结过程后，将烧结体从高温环境中取出，并进行冷却处理，使其达到室温。
冷却过程有助于固化和稳定烧结体的结构，并提高其力学性能。
总的来说，粉末烧结通过压制和加热金属粉末，使其颗粒结合并形成坚固的体材料。
这种方法可用于制备各种金属材料，具
有较高的加工效率和良好的成型能力，广泛应用于金属制造和材料工程领域。
粉末冶金学复习资料
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。
粉末的制备
（2）喷嘴结构
•嘴结构应具备以下基本条件； •雾化介质获得尽可能高的出口速度； •雾化介质与金属液流之间形成合理的喷射角度； •金属液流产生最大的紊流；
•金属液流雾化稳定，不会因出口负压造成喷嘴堵塞。
（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
（4）喷射方式
K 1 K
V
2 gK K 1
RT2 [1 ( ) ]
P 1 P2
式中
g—重力加速度
R—气体常数 K—压容比，即Cp/Cv，空气的K值等1.4
T—压缩气体进喷嘴前的温度，K
P1—气体流往环境的压力 P2—使气体流出喷嘴的压力
如果以空气为雾化介质进行雾化，假设T2不变化，将
P1=1大气压，K=1.4代入式上式 ，则可变形为
雾化过程的四种情况
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。
气雾化的四个区域
•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；
粉末平均粒度及100目以下粉末收得率随雾化盘转速而变化的情况
12000 24000 36000 雾化盘转速，r/min Revolution of atomizing disc 187 154 135 粉末平均粒度，μ m Mean powder particle size 33.0 44.5 56.0 —100 目粉末收得率，％ Recovery rate of –100 mech powder
粉末冶金工艺的基本工序(三篇)
粉末冶金工艺的基本工序1、原料粉末的制备。
现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。
而机械法可分为：机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。
其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。
成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。
成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。
加压成型中应用最多的是模压成型。
3、坯块的烧结。
烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。
成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。
烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。
对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。
除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。
烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。
如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。
此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
粉末冶金工艺的基本工序（二）粉末冶金是一种利用粉末作为原料，通过压制、成型、烧结等工艺制备制品的工艺方法。
它具有高效率、高精度和可靠性好等特点，广泛应用于各个领域，包括汽车、航空航天、电子等。
粉末冶金工艺的基本工序包括粉末选料、混合、成型、烧结等。
首先是粉末选料。
粉末冶金工艺中所用的粉末要求颗粒细小、纯度高、形状均匀。
常见的粉末材料包括金属、陶瓷和合金等。
粉末选料的过程中需要考虑到材料的物理化学性质，并进行相应的测试和分析。
接下来是粉末的混合。
混合是将不同种类的粉末按一定比例混合在一起，以获得所需的材料性能。
混合可以通过机械混合、化学方法和物理方法等进行。
在混合过程中，需要控制混合时间和混合速度，以保证混合的均匀性。
然后是成型。
成型是将混合好的粉末放入模具中进行压制或注塑成型。
粉末样品制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握粉末样品的制备方法，确保样品的均匀性和代表性。
2. 熟悉粉末样品在X射线衍射（XRD）分析中的应用，提高实验操作技能。
3. 了解粉末样品制备过程中可能遇到的问题及其解决方法。
二、实验原理粉末样品的制备是XRD分析的基础，其目的是获得均匀、具有代表性的粉末样品。
通过研磨、过筛、混合等步骤，使样品颗粒均匀分布，便于后续的XRD测试。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：待测样品、研钵、研杵、筛网、称量纸、玻璃板、载玻片、压片机等。
2. 实验仪器：X射线衍射仪、电子天平、扫描电子显微镜等。
四、实验步骤1. 样品研磨：- 将待测样品放入研钵中，用研杵进行研磨。
- 研磨过程中，注意观察样品颗粒的变化，直至达到所需的细度。
- 研磨完成后，将研磨好的样品取出，备用。
2. 过筛：- 将研磨好的样品用筛网进行过筛，筛选出符合要求的颗粒。
- 筛选过程中，注意观察筛网上的样品颗粒分布情况，确保样品均匀。
3. 混合：- 将筛选好的样品放入称量纸中，用玻璃棒进行搅拌混合。
- 混合过程中，注意观察样品的均匀性，确保样品中各成分分布均匀。
4. 压制样品：- 将混合好的样品均匀铺在载玻片上，用压片机进行压制。
- 压制过程中，注意控制压力，避免样品过度压缩或破裂。
5. 样品测试：- 将压制好的样品放入X射线衍射仪中，进行XRD测试。
- 测试过程中，注意观察衍射图谱，分析样品的结构特征。
五、实验结果与分析1. XRD测试结果：- 通过XRD测试，成功获得样品的衍射图谱。
- 根据衍射图谱，可以确定样品的晶体结构、晶粒大小等信息。
2. 样品制备效果分析：- 通过本次实验，成功制备了均匀、具有代表性的粉末样品。
- 样品制备过程中，注意控制研磨、过筛、混合等步骤，确保样品的均匀性。
六、实验讨论1. 样品研磨：- 研磨过程中，注意控制研磨时间，避免样品过细或过粗。
- 选择合适的研磨方法，如球磨、研钵研磨等。
2. 过筛：- 根据实验需求，选择合适的筛网孔径，确保样品颗粒均匀。
不锈钢粉末制备
不锈钢粉末制备
不锈钢粉末制备是通过冶金工艺将不锈钢合金熔炼、凝固、粉碎等步骤获得的粉末材料。
具体步骤如下：
1. 材料准备：选择合适的不锈钢合金作为原料，按照一定比例混合。
2. 熔炼：将混合好的不锈钢合金放入高温熔炼炉中，加热至熔点以上，使其完全熔化。
3. 凝固：将熔融的不锈钢合金倒入冷却器中，迅速冷却，促使其凝固成块。
4. 粉碎：将凝固后的不锈钢块放入粉碎机中，经过粉碎处理，将块状材料破碎成粉末状。
5. 分级：通过不同网孔大小的筛网进行分级，将粉末按照粒径大小进行分类。
6. 表面处理：对粉末进行表面处理，如表面清洗、除杂、除氧等，以提高其纯度和质量。
通过以上步骤，就可以制备得到不锈钢粉末。
不锈钢粉末具有较高的纯度和均匀的颗粒分布，可用于金属注射成形、3D打印、涂层等领域。
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机械制粉 物理制粉 化学制粉
第一章 机械制粉法
机械研磨 气流研磨
粉末的制备
机械制粉
物理制粉
化学制粉
机械研磨 气流研磨 液体雾化 蒸发凝聚 气相沉积 还原化合 电化学法
2.1 机械研磨法
机械制粉方法的实质就是利用动能来破坏材 料的内结合力，使材料分裂产生新的界面。
能够提供动能的方法可以设计出许多种，例如有锤捣、 研磨、辊轧、等，其中除研磨外，其他几种粉碎方法主要 是用于物料破碎及粗粉制备的。
第一节 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。
提高雾化制粉效率基本准则
1、能量交换准则
提高单位时间、单位质量液体从系统中吸 收能量的效率，以克服表面自由能的增加。
2、快速凝固准则
提高雾化液滴的冷却速度，防止液体微粒 的再次聚集。
雾化制粉分类
双流雾化 指被雾化的液体流和喷射的介质流； 单流雾化 直接通过离心力、压力差或机械冲击力实现雾化
➢ 双流雾化法
气流研磨制粉的基本原则
1.动能准则： 提高粉末颗粒的动能
2.碰撞几率准则： 提高粉末颗粒的碰撞几率
由于粉末颗粒的运动是从流态气体中获得的，因此， 提高颗粒的动能必须要提高载流气体的速度。
两种办法来实现
提高气体的入口压力 气体喷嘴的气体动力学设计
通过这两种办法使喷嘴出口端的气体流速达超音速
气流研磨三种类型：
球磨制粉的基本原则
1.动能准则： 提高磨球的动能
2.碰撞几率准则： 提高磨球的有效碰撞几率
球磨制粉的基本方式
滚筒式 行星式 振动式 搅动式
滚筒式球磨
转速较低时，球料混合体与筒壁做相对滑动运动并保 持一定的斜度。随转速的增加，球料混合体斜度增加， 抬升高度加大，这时磨球并不脱离筒壁； 转速达一临界值V临1时，磨球开始抛落下来，形成了 球与筒及球与球间的碰撞； 转速增加到某一值时，磨球的离心力大于其重力，这 时磨球、粉料与磨筒处于相对静止状态，此时研磨作 用停止，这个转速被称为临界转速V临2。
在局部受反复应力作用区域产生化学反应， 如由一种物质转变为另一种物质，释放出气 体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中 化学组成变化。
球磨制粉
球磨制粉包括四个基本要素： 球磨筒 磨球 研磨物料 研磨介质
在球磨过程中，球磨筒将机械能传递到 筒内的球磨物料及介质上，相互间产生正向 冲击力、侧向挤压力、摩擦力等，当这些复 杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时，细化过 程实质上就是大颗粒的不断解理过程；如果 粉末的塑性较强，则颗粒的细化过程较为复 杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和 冷焊等行为，不论何种性质的研磨物料，提 高球磨效率的基本原则是一致的。
旋涡研磨 冷流冲击 流态化床气流磨
旋涡研磨
冷流冲击
夹带有粉料的高压气流通过一个称为拉瓦尔管型硬质 合金喷嘴喷向空间时，气体压力急剧下降，形成绝热 膨胀过程。这一过程会同时产生两种效应
加速效应： 加速后的气体可超过音速；
冷却效应： 气粉混合物的温度能降到零度以下。
这两点对于颗粒的粉碎十分有利，其一是颗粒的撞 击动能增大，其二是金属颗粒的冷脆性提高。
气流研磨法
通过气体传输粉料的一种研磨方法。与机 械研磨法不同的是，气流研磨不需要磨球及其 它辅助研磨介质。研磨腔内是粉末与气体的两 相混合物。根据粉料的化学性质，可采用不同 的气源，如陶瓷粉多采用空气，而金属粉末则 需要用惰性气体或还原性气体。由于不使用研 磨球及研磨介质，所以气流研磨粉的化学纯度 一般比机械研磨法的要高。
流态化床气流磨
流态化床气流磨的特点：
•可获得超细粉体，并且粉末粒度均匀； •由于气体绝热膨胀造成温度下降，所以可研磨低熔点物料； •粉末不与研磨系统部件发生过度的磨损，因此粉末杂质含量少； •针对不同的性质的粉末，可使用空气、N2、Ar等惰性气体。
第二章 物理制粉法
雾化法 蒸发凝聚法
V临界2
42.4 D
D是磨筒的直径
(转 / 分)
滚筒球磨的转速应有一个限定条件
V临1< V 实际 < V临2
限定条件实际上与 又进一步开发了新的球磨方法。
振动球磨
行星球磨
搅动球磨
横臂均匀分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨过程中， 磨球与粉料一起呈螺旋方式上升，到了上端后在中心搅拌棒 周围产生旋涡，然后沿轴线下降，如此循环往复。只要转速 和装球量合适，在任何情况下磨筒底部都不会出现死角由于 磨球的动能是由转轴横臂的搅动提供的，研磨时不会存在象 滚筒球磨那样有临界转速的限制，因此，磨球的动能大大增 加。同时还可以采用提高搅动转速。减小磨球直径的办法来 提高磨球的总撞击几率而不减小研磨球的总动能，这样才符 合了提高机械球磨效率的两个基本准则。
气雾化 水雾化
注：适合于金属粉末制备
金属液由上方孔流出时与沿一定角度高速射击的气体或
水相遇，然后被击碎成小液滴，随着液滴与气体或水流的混 合流动，液滴的热量被雾化介质迅速带走，使液滴在很短的 时间内凝固成为粉末颗粒。
很明显，雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径 存在一个对应关系，即：吸收的能量越高则粒径越 小；反之亦然。
过程二：液体颗粒破碎的同时，还可能发生颗粒间 相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液 体颗粒形状向球形转化，这个过程中，体系的总表 面能降低，属于自发过程。
过程三：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。
研磨的理论基础 ——机械力化学
物料颗粒受机械力作用而被粉 碎时，还会发生物质结构及表面物 理化学性质的变化，这种因机械载 荷作用导致颗粒晶体结构和物理化 学性质的变化称为机械力化学。
粉碎作用力的作用形式
颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形 成非晶态结构或重结晶
颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、 物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质