[理學(xué)]第二章粉末冶金(已修改)
2025-03-05 12:45 本頁面
【正文】 20220313 1 第二章 粉末的性能及其測定 化學(xué)性能 (Chemical Properties) 物理性能 (Physical Properties) 工藝性能 (Process Performance) 20220313 2 粉末的性能及其測定 ? 粉末及粉末性能 ? 粉末的 化學(xué)性能 及成分測定 ? 粉末顆粒的形狀 ? 粉末的粒度及其測定 ? 金屬粉末的 工藝性能 及測定 物理性能 20220313 3 粉末及粉末性能 1. 粉末體和粉末顆粒 粉末 是制取各種粉末冶金材料和制品的 原料 ，粉末的各種性能對材料及制品的成形、燒結(jié)等工藝過程和產(chǎn)品最終性能產(chǎn)生直接的影響。 自然界的物質(zhì)按其 存在形態(tài) ，分為 固態(tài) 、 液態(tài) 、 氣態(tài) 。 20220313 4 粉末體和粉末顆粒 粉末冶金的原材料是粉末，粉末與粉末冶金制品或材料同屬于固態(tài)物質(zhì)，而且化學(xué)成分和基本的物理特性（熔點，密度和顯微硬度）基本保持不變。但就 分散性 和 內(nèi)部顆粒的聯(lián)接性 而言，通?？梢园压虘B(tài)物質(zhì)按分散程度 不同分為 致密體 ， 粉末體 和 膠體 三類。 顆粒按照構(gòu)成可以分成四大類型： 原級顆粒型 ， 聚集體顆粒型 ， 凝聚體顆粒型 ， 絮凝體顆粒型 。 20220313 5 粉末體和粉末顆粒 固態(tài)物質(zhì)按照尺寸的大小： 大小在 1mm以上的稱為 致密體或者固體 大小在 膠體微粒 介于致密體和膠體之間的稱為 粉末體 粉末體按照尺寸大小又可以分為： 微米級粉末 （ 1000μm～ 1μm）； 亞微米級粉末 （ 1μm～ ）； 納米級粉末 （ 100nm即 ）。 20220313 6 機械合金化制備納米 WCCo 復(fù)合粉末 粉末體和粉末顆粒 20220313 7 粉末體和粉末顆粒 粉末體 ：簡稱粉末，是由大量顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體。 致密體 則是一種晶粒集合體。 致密體內(nèi)沒有宏觀的孔隙，靠原子間的鍵力聯(lián)接；粉末體內(nèi)顆粒之間有許多小孔隙而且聯(lián)接面很少，面上的原子間不能形成強的鍵力。 所以， 粉末體 不像致密體那樣具有固定形狀，而表現(xiàn)出與液體相似的 流動性 ，然而由于粉末體在移動時，顆粒之間有相互的摩擦，故粉末的流動性是有限的。 20220313 8 粉末體和粉末顆粒 單顆粒 ：粉末中能將其分開并可獨立存在的最小實體稱為單顆粒。 單顆粒如果以某種方式聚集就構(gòu)成所謂的 二次顆粒 ，其中的原始顆粒就稱為一次顆粒。 一次顆粒之間形成一定的粘結(jié)面，在二次顆粒內(nèi)存在一些微細(xì)的 孔隙 。一次顆?；騿晤w粒可能是單晶顆粒，普遍情況下是多晶顆粒，但 晶粒間不存在空隙 。 20220313 9 粉末體和粉末顆粒 二次顆粒 是由單顆粒以某種方式聚積而成，通常由化合物的單晶體或多晶體經(jīng)分解，焙燒，還原，置換或化合等物理化學(xué)反應(yīng)并通過相變或晶型轉(zhuǎn)變而形成；也可以由極細(xì)的單顆粒通過高溫處理（如煅燒，退火）燒結(jié)而成。 二次顆粒又稱為 聚合體 或 凝集顆粒 。 20220313 10 粉末體和粉末顆粒 顆粒還可以團粒和絮凝體聚集。 團粒 ：所謂團粒是由單顆?；蚨晤w粒靠范德華引力粘結(jié)而成的，其結(jié)合強度不大，用研磨、擦碎等方法或在液體介質(zhì)中就容易被分散成更細(xì)的團?；騿晤w粒。 絮凝體 ：則是在粉末懸濁液中，由單顆?；蚨晤w粒結(jié)合成更松散的聚合顆粒。 20220313 11 粉末顆粒結(jié)晶構(gòu)造和表面狀態(tài) ? 粉末顆粒的表面狀態(tài) 是十分復(fù)雜的 ， 一般粉末顆粒越細(xì) ， 外表面越發(fā)達 。 同時粉末顆粒的缺陷多 ， 內(nèi)表面也就相當(dāng)大 。 外表面是可以看到的明顯表面 ， 內(nèi)表面則包括裂紋 、 微縫以及與顆粒外表面聯(lián)通的空腔 、 空隙等 ， 但不包括封閉在顆粒內(nèi)的潛孔 。 一般多孔性顆粒的內(nèi)表面要比外表面大幾個數(shù)量級 。 20220313 12 3. 粉末性能 粉末具有各種性能特征。嚴(yán)格來說， 粉末體的性能介于致密體和膠體之間 。而非常微細(xì)的粉末，如納米粉末，就具有一些與常規(guī)粉末體包含的各種性能特征不同的某些異常性能，因此賦予納米材料許多新概念和新理論。 常規(guī)粉末體的性能包括了單顆粒的性能和團粒的性能。 20220313 13 粉末性能 金屬 粉末的性能 通常包括 物理性能 、 化學(xué)性能 和 工藝性能 。決定這些性能的有兩個方面：一是自然界物質(zhì)品種本身所特有的；二是由得到粉末體的各種生產(chǎn)工藝及其工藝參數(shù)所決定的。 由 物質(zhì)品種不同所決定的性能 包括： ① 晶體結(jié)構(gòu)，如 BCC、 FCC或 HCP晶體結(jié)構(gòu)； ②理論密度；③熔點；④塑性、彈性、電磁性等。 由 粉末生產(chǎn)方法及工藝參數(shù) 所決定的，包括粉末顆粒大小、粒度組成、顆粒形狀，粉末體密度 (如松裝密度、搖實密度 )，孔隙度，比表面和表面狀態(tài)，顯微結(jié)構(gòu)，點陣缺陷，顆粒內(nèi)氣體含量，吸附氣體量，表面氧化膜厚度，粉末活性等。 20220313 14 粉末的 化學(xué)性能及成分測定 ? 粉末的化學(xué)成分主要是指粉末中 金屬或合金組元的含量 和 雜質(zhì)的含量 。金屬粉末中金屬或合金組元不能低于 98%～ 99%。如我國國標(biāo)中還原鐵粉總鐵含量不低于98%～ %。 ? 粉末中的雜質(zhì) 主要包括： ? ①與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬成分，如還原鐵粉中的硅，錳，碳，硫，磷，氧等； 20220313 15 粉末的化學(xué)性能及成分測定 ? ② 從原料和從粉末生產(chǎn)過程中帶入的機械夾雜，如二氧化硅，氧化鋁，硅酸鹽，難熔金屬或碳化物等酸不溶物； ? ③粉末表面吸附的氧，水汽和其他氣體（氮氣，二氧化
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