第2章 粉末颗粒的分散与表面改性
粉体工程期末考试题及答案
粉体工程期末考试题及答案
一、选择题
1. 粉体工程是一门研究粉末物料的加工、输送、储存和应用的学科，其研究的范围包括（ ）。
A. 粉末的物性与表征
B. 粉末的混合与分离
C. 粉末的加工技术
D. 粉末的表面改性
E. 以上都是
答案：E. 以上都是
2. 在粉体工程中，粉体的流动性是一个重要的物性指标，通常使用（ ）来进行描述。
A. 容重
B. 流动性指数
C. 膨松度
D. 粒度分布
E. 粒形指数
答案：B. 流动性指数 3. 粉末的分散性是指粉末中颗粒之间的相互作用力离散化的能力，以下哪种方法可以增强粉末的分散性？
A. 加大颗粒尺寸
B. 增加颗粒的比表面积
C. 提高颗粒的摩擦系数
D. 减少粉末中的 moisture content
E. 提高粉末的角质量
答案：B. 增加颗粒的比表面积
4. 粉体的输送方式多种多样，以下不属于粉体输送方式的是（ ）。
A. 斜槽输送
B. 螺旋输送
C. 气力输送
D. 机械输送
E. 沉降输送
答案：E. 沉降输送
二、填空题
1. 粉体的密度是指单位体积的粉体的（ ）。
答案：质量 2. 在粉体混合过程中，混合均匀度的评价指标之一是（ ）。
答案：变异系数
3. 粉体工程中常用的粉体分级方式有（ ）和（ ）。
答案：筛分分级、离心分级
三、简答题
1. 请简要说明粉体包装的重要性，并列举两种常见的粉体包装形式。
答案：粉体包装的重要性：
粉体包装能够保护粉体物料免受外界环境的污染和损害，确保产品的质量和有效期。同时，粉体包装还能提高产品的市场竞争力，增强产品的品牌形象。
常见的粉体包装形式：
a. 瓶装：将粉体物料装入密封的塑料瓶中，通过盖子或封口膜进行密封。适用于粉末颗粒较小的物料。
b. 袋装：将粉体物料装入塑料或纸质袋子中，通过热封或胶粘剂进行密封。适用于粉末颗粒较大的物料。
2. 简要描述一下粉体流变学的概念和研究对象。
答案：粉体流变学是研究粉末物料在外力作用下的变形和流动行为的学科。主要研究粉体物料的流动性、变形性和变形机制等内容。粉体流变学关注的对象包括粉体物料的流变性质、流变模型和流变参数等。
粉末造粒原理-概述说明以及解释
粉末造粒原理-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
概述
在现代工业领域中，粉末造粒技术是一种常用的粉体加工方法。它通过将细小的粉末物料转化为颗粒状形式，从而提高物料的流动性和处理性能。粉末造粒的原理是将原始粉末物料与一定的添加剂进行混合，并通过力的作用使其发生物理或化学变化，最终得到所需的颗粒产品。
文章中的本章将深入探讨粉末造粒的原理和要点。了解粉末造粒的基本概念和背景对于理解其原理和应用具有重要意义。通过对粉末造粒技术的研究，可以指导工程师和科学家们设计和改进粉体制备的过程。
为了确保读者对本文的理解，下面将以下几个方面进行介绍。首先，我们将从粉末造粒的定义和背景开始，帮助读者了解该技术的起源和应用。其次，我们将详细介绍粉末造粒的原理要点，包括如何选择适当的添加剂以及力的作用方式等。最后，我们将对粉末造粒的重要性进行总结，并展望其未来的发展前景。
通过阅读本文，读者将能够全面了解粉末造粒技术的原理和应用。无论是在制药、化工、冶金还是其他相关领域中，粉末造粒都扮演着至关重要的角色。相信本文将为读者提供宝贵的知识和洞见，帮助他们更好地理解和应用粉末造粒技术。
1.2 文章结构
文章结构部分内容如下：
文章结构部分旨在向读者介绍本文的组织结构和主要内容安排。通过明确的文章结构，读者可以更好地理解本文的论述脉络和思路。
本文将按照以下几个部分来进行讲述：
第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的。在概述部分，将简要介绍粉末造粒的背景和重要性，引起读者的兴趣。在文章结构部分，将介绍本文的组织结构和每个部分的主要内容。在目的部分，将明确本文撰写的目的和意义，为后续内容的阐述打下基础。
第二部分是正文部分，包括粉末造粒的定义和背景，以及粉末造粒的原理要点。在粉末造粒的定义和背景部分，将介绍粉末造粒的基本概念和相关背景知识，为读者提供了解该主题的基础。在粉末造粒的原理要点部分，将详细介绍粉末造粒的原理和关键要点，包括造粒机理、工艺参数等内容，以此展示粉末造粒的基本工作原理。
粉体等离子活化机的活化作用
粉体等离子活化处理的介绍 粉体粉末表面活化设备-粉体改性机的目的： ★改善粉体粒子与其他物质之间的相容性。 ★改善或改变粉体粒子的分散性 ★提高附加值，保护环境 ★赋予新功能：改善耐久性，如耐药、耐光、耐热、耐候性等；着色力， 遮盖力， 耐侯性， 耐热性 ★控制释放 ★提高颗粒表面活性； ★使颗粒表面产生新的物理、化学和力学性能及新的功能，从而提高粉体的附加值； 要解决超细粉体的团聚问题，提高其分散性、流变性，最有效的方法就是对粉体的表面进行改性处理。等离子体改性技术在改进粉体材料表面处理方面的应用主要有三方面：等离子体处理改进粉体分散性、改进界面结合性能、改进粉体表面性能。 让我们先了解下究竟什么是低温等离子体：等离子体又名电浆，处理是指非聚合性气体的等离子体对粉体颗粒表面的物理的或化学的作用过程。处理中，等离子体中的自由基、电子等高能态粒子与粉体颗粒的表面作用，通过刻蚀与沉积作用发生降解和交联等反应，在粉体颗粒表面产生极性基团、自由基等活性基团，从而可实现其亲水化等处理。 低温等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系，其整个体系呈电中性，有别于固、液、气三态物质，被称作物质存在的第四态。具体来说低温等离子体主要由以下几部分组成：中性原子或分子、激发态原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子以及辐射光子。
粉体表面改性设备产品优势： 1.连续运行生产，处理量大，产品稳定。 2.处理后包覆完全，活化指数高。 3.分散效果好，改性产品不团聚，不返粗。 改进粉体分散性：由于粉体的表面效应,导致粉体很容易团聚，通过等离子体处理，可使粉体表面包膜或接枝，而产生粉体间的排斥力，使得粉体间不能接触，从而防止团聚体的产生，提高粉体分散性能。 4.生产效率高，单位能耗低 十九年专注材料表面清洗/活化/刻蚀/抛光/涂层/改性，改性能力强，对设备有特殊要求，性价比高，经久耐用的等离子表面处理设备， GDR-PLASMA！
SiC粉体的表面改性
SiC粉体的表面改性
一、背景
1. 简介：
碳化硅分子式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，可作为磨料和其他某些工业材料使用。
碳化硅晶体结构分为六方晶系的a-SiC和立方晶系的B-SIC,B-SiC于2100°C以上时转变为a-SiC°a-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体。
碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。
2. 问题：
经机械粉碎后的SiC粉体形状不规则，且由于粒径小，表面能高，很容易发生团聚，形成二次粒子，无法表现出表面积效应和体积效应，难以实现超细尺度范围内不同相颗粒之间的均匀分散以及烧结过程中与基体的相容性，进而影响陶瓷材料性能的提高。加入表面改性剂，改善SiC粉体的分散性、流动性，消除团聚，是提高超细粉体成型性能以及制品最终性能的有效方法之一。
二、过程
1. 改性方法分类：碳化硅粉体的制备技术就其原始原料状态主要可以分为三大类：固相法、液相法和气相法。
（1）固相法固相法主要有碳热还原法和硅碳直接反应法。碳热还原法又包括阿奇逊
（Acheson）法、竖式炉法和高温转炉法。
SiC粉体制备最初是采用Acheson法，用焦炭在高温下（2400C左右）还原Si02制备的。
20世纪70年代发展起来的ESK法对古典Acheson法进行了改进，80年代出现了竖式炉、高温转炉等合成B-SiC粉的新设备。
LN.Satapathy等以Si+2C为起始反应物,采用2.45GHz的微波在 1200-1300°C时保温5分钟即可实现完全反应，再通过650°C除碳即可获得纯的B-SiC,其平均粒径约0.4口m。
硅碳直接反应法又包括自蔓延高温合成法（SHS）和机械合金化法。
SHS还原合成法利用SiO2与Mg之间的放热反应来弥补热量的不足，该方法得到的SiC粉末纯度高，粒度小，但需要酸洗等后续工序除去产物中的Mg。杨晓云等［4］将51粉与C粉按照n（Si）：n（C）=1：1制成混合粉末，并封
了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂
了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂
碳酸钙是目前有机高聚物基材料中用量最大的无机填料，但是，未经表面处理的碳酸钙与高聚物的相容性较差，简单造成在高聚物基料中分散不均从而造成复合材料的界面缺陷，降低材料的机械强度。随着用量的加添，这些缺点更加明显。
因此，为了改进碳酸钙填料的应用性能，必需对其进行表面改性处理，提高其与高聚物基料的相容性或亲和性。
1、碳酸钙表面改性简述
碳酸钙的表面改性方法重要是化学包覆，辅之以机械化学；使用的表面改性剂包括硬脂酸（盐），钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂以及无规聚丙烯，聚乙烯蜡等。
碳酸钙连续表面改性工艺
表面改性要借助设备来进行。常用的表面改性设备是SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机以及涡流磨和流态化改性机等。
影响碳酸钙表面改性效果的重要因素是：表面改性剂的品种、用量和用法（即所谓表面改性剂配方）；表面改性温度、停留时间（即表面改性工艺）；表面改性剂和物料的分散程度等。其中，表面改性剂和物料的分散程度重要取决于表面改性机。
2、脂肪酸（盐）改性碳酸钙
硬脂酸（盐）是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采纳干法，也可以采纳湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐，如硬脂酸钠。
（1）硬脂酸干法改性碳酸钙
涂酸磨机改性碳酸钙 采纳SLG型粉体表面改性机和涡旋磨等连续式粉体表面设备时，物料和表面改性剂是连续同步给入的，硬脂酸可以直接以固体粉状添加，用量依粉体的粒度大小或比表面积而定，一般为碳酸钙质量的0.8%—1.2%；在高速混合机、卧式桨叶混合机及其他可控温混合机中进行表面包覆改性时，一般为间歇操作，首先将计量和配制好的物料和硬脂酸一并加入改性机中，搅拌混合15—60min即可出料包装，硬脂酸的用量为碳酸钙质量的0.8%—1.5%左右，反应温度掌控在100℃左右。
为了使硬脂酸更好地分散和均匀地与碳酸钙粒子作用，也可以预先将硬脂酸用溶剂（如无水乙醇）稀释。改性时也可适量加入其他助剂。
超细粉末的团聚及其消除方法
超细粉末的团聚及其消除方法
曹瑞军1) 3 林晨光2) 孙 兰1) 赵诣林1) 刘 总1) 贾成厂1) 1) (北京科技大学材料科学与工程学院 ,北京 100083) 2) (北京有色金属研究总院粉末冶金研究所 ,北京 100088)
摘 要 : 主要讨论与归纳了超细粉末团聚产生的现象与机理 ,团聚对粉体成形及致密化的影响 ,控制团聚的 原理与方法 , 团聚体的表征 ;介绍了关于超细粉末团聚领域的研究发展趋势 。 关键词 :超细粉末 ;团聚 ;形成机理 ;控制方法
Aggl omerat ion of superf ine po wder an d dispersion methods
Cao Ruijun1) ,L in Chenguang2) , Sun Lan1) , Zhao Yil in1) ,L iu Zong1) , Jia Chengchang1) 1) ( School of Materials Science and Engineering , U S TB ,Beijing 100083 ,China) 2) (Beijing General Research Instit ute of No n2ferrous Metals ,Beijing 100088 ,China)
Abstract : Pheno mena and mechanism o n agglo meratio n of superfine powder , it s effect s o n co mpactio n and densificatio n of powders , p rinciples and met hods of dispersio n , agglo merate characterizatio n as well as R & D are p resented1 Key words : superfine powder ;agglo meratio n ; mechanism ;co nt rolling met hods
第二章 材料科学与工程的四个基本要素
材料导论 第二章
1 第二章 材料科学与工程的四个基本要素
MSE四要素；
– 使用性能，材料的性质，结构与成分，合成与加工
两个重要内容；
– 仪器与设备，分析与建模
§2.1 性质与使用性能
1. 基础概念
2. 性质与性能的区别与关系
3. 材料的失效分析
4. 材料（产品）使用性能的设计
5. 材料性能数据库
6. 其它问题
2.1.1基础内容
材料性质：
是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的应。
材料性质描述
• 力学性质；强度，硬度，刚度，塑性，韧性
物理性质；电学性质，磁学性质，光学性质，热学性质
化学性质；催化性质，防化性质
结构材料性质的表征----材料力学性质
强度：材料抵抗外应力的能力。
塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能
力。
硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。
刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
抗蠕变性：材料在恒定应力（或恒定载荷）作用下抵抗变形的能 力。
韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。
6 强度范畴
刚度范畴
塑性范畴 韧性范畴 应
力
应 变 2.1.1基础内容
材料导论 第二章
2 7 材料的物理性质
TiC+Ti粉末在TC4钛合金表面激光熔覆的表面改性技术
TiC+Ti粉末在TC4钛合金表面激光熔覆的表面改性技术 摘要：激光表面镀层应用于TC4钛合金用来改进其表面性能。把TiC和Ti的粉末以质量比1：3的比例混合后覆在TC4钛合金表面，随后用激光束进行处理。材料表面层的显微结构和组分的改变用SEM,EDX和XRD仔细研究。通过熔融，液态混合流动，紧接着快速凝固和冷却，一层逐渐过度的微观结构和组织就形成了。TiC粉末在熔融时全部熔入表面层，在凝固的过程中作为细小的树枝晶偏析出来。树枝晶的内部区域有一些富含铝的a′相细晶片晶。因为TiC随着深度的增加而变少，激光熔覆层的硬度也随着深度的增加而降低。表面层的最高硬度是1400HV，大约是原始材料的4.5倍。 关键词：TC4钛合金 TiC 激光熔覆技术 偏析 硬度 钛合金被广泛应用于工业生产是因为其力学性能和化学性能的良好结合，例如高的刚度，低的密度和良好的耐蚀性。然而由于钛合金的硬度低，导致其耐磨性比较差，从而限制了钛合金的进一步使用。由于多种原因，一种材料的失效是从它的表面开始的，尤其是在磨损或腐蚀环境中。因此为了全面提高钛合金的性能，使用表面改性的方法提高钛合金的耐磨性是非常必要的。有多种不同的方法应用于提高钛合金的耐磨性和耐蚀性。如：PVD,CVD,溶胶-凝胶法，阳极氧化等。然而，这些方法都存在各自的缺点。例如，用于电影存储的钛合金通常非常的窄而且和机体的结合非常的弱。 在众多的表面处理技术中，激光熔覆技术提供了一哦个最佳的选择，使用该技术，可以获得一层薄的镀层从而获得非常好的性能。通过激光熔覆，不同的合金或金属基复合物可以很容易的在被处理的材料表面产生。镀层和基体之间的强的金属键。考虑到上面提到的各种优点，激光熔覆技术可以用于在TC4钛合金上产生原位金属基符合材料，来提高熔覆层的硬度，熔覆层的表面的显微结构和组分进行详细的研究。 2.实验 2.1 试样的准备和激光处理 对钛合金的研究，这里主要就商业钛合金的获取做出解答。 加热试样到1100℃然后在水中淬火。钛合金通常的化学成分如下：6.5％Al，4.26％V，剩余部分是Ti（占主要部分）。进行激光处理的部分是从一个10mm后的Ti板上切下来的小试样（15mm×15mm×10mm）。在激光处理前，试样要用砂纸打磨，抛光，然后在丙酮溶液中用超声波洗涤。图.1所示的是一张典型的SEM图像，它是没有经过处理的试样在背散射电子条件下获取的。原始材料在很大范围内含有细晶的a′相片晶（宽度约3μm）。这些领域其实是在高温时以相颗粒出现的，在冷却过程中转变为a′相Ti。 在激光处理前，将TiC和Ti的粉末以质量比为1：3的比例混合放在TC4试样上。粉末层要压紧，排掉粉末颗粒之间的气体成分，粉末层的厚度大约为500μm。激光覆层处理所用的仪器是HL-2000 型号的CO2激光器。激光光线通
纳米颗粒分散技术的研究与发展
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纳米颗粒分散技术的研究与发展
宋晓岚!王海波!吴雪兰!曲!鹏!邱冠周
!中南大学资源加工与生物工程学院无机材料系"长沙234456#
摘!要!分析了纳米颗粒团聚形成的原因!阐述了研究纳米颗粒分散的意义!着重介绍了物理分散和化学分散技
术研究进展!指出纳米颗粒分散技术的发展方向是设计高效分散机械!以提高有效分散体积和能量利用率"合
成性能优异的超分散剂及研究不同的混合分散剂!以提高分散后的粒子稳定性!最终提高分散效果"加强纳米
颗粒分散的基础理论研究及其与其他学科融合交叉!为纳米颗粒分散及分散剂的选择提供理论指导!并开发新
的适合纳米材料制备的新工艺#
关键词!纳米颗粒!团聚!分散技术!研究与发展
中图分类号!,7656!!!!!文献标识码!&!!!!!文章编号!34448836!944:#43442;48
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粉体工程简答题汇总
1. 筛分法测量粉体粒径的基本原理是什么？P19
利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把粉末分成若干等级，称量各级粉末的质量，即可计算用质量的百分比表示的粒径组成。
2. 粉体的松装密度是如何测定的？P37
① 粉末从漏斗中自由落下，充满圆柱杯,漏斗孔径有2.5m和5.0m两种，圆柱杯容积
为（25±0.05）m³。称量刮平后圆柱杯中粉末质量与容积相比即可得出松装密度。
② 将粉末放入漏斗中的筛网上，自然或靠外力流入布料箱，交替经过布料箱中的四块
倾角为25°的玻璃板和方形漏斗，最后流入已知体积的圆柱杯中，呈松散状态，然后称取杯中粉末质量，计算松装密度。
3. 推导出粉体真密度的测定公式P38
液体密度体的质量比重瓶加待测粉末加液量比重瓶加待测粉末的质比重瓶含液体的质量空比重瓶质量表观体积颗粒质量--m-m-m-mmmmmmm/mm-mmmmsls0ssl00sssl00splllllp
4. 库尔特计数器法测定粉体粒度的基本原理是什么？
电传感器是将被测颗粒分散在导电的电解质溶液中，在该导电溶液中放置一个开有小孔的隔板，并将两个电极分别插入小孔两侧的导电溶液中，在电压差作用下，颗粒随导电溶液逐个通过小孔，每个颗粒通过小孔时产生的电阻变化表现为一个与颗粒体积或粒径成正比的电压脉冲。
5. 激光粒度仪测定粉体粒度的原理是什么？
颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布。
当光束遇到颗粒阻挡时，部分发生散射现象。
散射光的传播方向与入射光的传播方向形成一个夹角θ，θ的大小与颗粒的大小有关，即小角度θ的散射光是大颗粒引起的，大角度θ的散射光是小颗粒引起的。 散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。
测量不同角度上的散射光强度，就可测得样品的粒度分布。
6. 粉体表面改性的目的是什么？
① 增强与基体的相容性和润湿性。