【正文】 的衍射現(xiàn)象所測得的粒徑稱為衍射粒徑。102 （ 3） 比表面粒徑 dsp ：利用吸附法、透過法和潤濕熱法測定粉末的比表面，再換算成具有相同比表面值的均勻球形顆粒的直徑表示，稱為比表面粒徑。當(dāng)量粒徑中有一種斯托克斯徑，其物理意義是與被測粉末具有相同沉降速度且服從斯托克斯定律的同質(zhì)球形粒子的直徑。一般要根據(jù)與顆粒最穩(wěn)定平面垂直方法投影所測得的投影像來測量，然后取各種幾何學(xué)平均徑；還可根據(jù)與顆粒最大投影面積 f與顆粒體積 v相同的矩形、正方形或圓、球的邊長或直徑來確定顆粒的平均粒徑，稱名義粒徑?？梢圆捎盟姆N粒徑作為基準(zhǔn)。 二、粉末的性能及其測定99 二、粉末的性能及其測定 多數(shù)粉末顆粒由于形狀不對稱，僅用一維幾何尺寸不能精確地表示顆粒地真實大小，可用長、寬、高三維尺寸的某種平均值來度量，這稱為幾何學(xué)粒度徑。因此，粒度僅指單顆粒而言，粒度組成則指整個粉末體。98 用直徑表示顆粒大小稱為粒度粒徑。粉末的粒度和粒度的組成主要與粉末的制取方法和工藝有關(guān)。顆粒的形狀對粉末的流動性、松裝密度以及壓制和燒結(jié)均有影響。96 二、粉末的性能及其測定 對于任意形狀的顆粒，其表面積和體積可以認(rèn)為與某一相當(dāng)直徑的平方和立方成正比，而 比例系數(shù)則與選擇的直徑有關(guān) 。 表 22 顆粒形狀與粉末生產(chǎn)方法的關(guān)系 二、粉末的性能及其測定95 二、粉末的性能及其測定 圖 22 粉末顆粒形狀 一般說來，準(zhǔn)確描述粉末顆粒的形狀是很困難的。94 表 22描述了顆粒形狀和生產(chǎn)方法之間的關(guān)系。任何不同顆粒的幾何形狀不可能完全相同，因此可以籠統(tǒng)地劃分為 規(guī)則形狀 和 不規(guī)則形狀 兩大類。粉末試樣用某種無機(jī)酸 (銅用硝酸，鐵用鹽酸 )溶解。91氫損按下式計算：式中 A為粉末試樣加燒舟的質(zhì)量 B為氫中煅燒后殘留物加燒舟的質(zhì)量 C為燒舟的質(zhì)量 氫損法被認(rèn)為是對金屬粉末中可被氫還原的氧化物的氧含量的估計，若粉末中有在分析條件下不被氫所還原的氧化物（如二氧化硅，氧化鈣等），則測定的氧值將低于實際氧含量。 二、粉末的性能及其測定90 二、粉末的性能及其測定 菲水滴定法 是將含有金屬氧化物的金屬粉末試祥置于純凈、干燥的氫氣流中加熱，金屬氧化物與氫反應(yīng)生成水，然后用試劑滴定出水的含量，從而確定氧的含量。 雜質(zhì)主要包括： (1)與主要金屬結(jié)合，形成因溶體或化臺物的金屬或非金屬成分、如還原鐵粉中的 硅、錳、碳、硫、磷、氧 等； (2)從原料和從粉末生產(chǎn)過程中帶入的機(jī)械夾雜，如二氧化硅、氧化鋁、硅酸鹽、難熔金屬碳化物等酸不溶物； 89 (3)粉末表面吸附的氧、水蒸氣和其它氣體 (氮、二氧化碳 )； (4)制粉工藝帶進(jìn)的雜質(zhì)，如水溶液電解粉末中的氫，氣體還原粉末中溶解的碳、氮和氫，羰基粉末中溶解的碳等。 圖 21 插入式取樣器88 二、粉末的性能及其測定 金屬粉末的化學(xué)分析與常規(guī)的分析方法相同，首先測定主要成分的含量，然后測定其它成分包括雜質(zhì)的含量。 可用分樣器進(jìn)行分樣。取樣器如圖 21所示。8687 二、粉末的性能及其測定 如果是在連續(xù)流動出料時取樣，則在垂直于粉流方向上，等速地用粉流截面的矩形取樣器貫穿粉末流即可。 取樣數(shù)目取決于要求的精確度。如果粉末是裝在容器中的，則按表 21數(shù)目取樣。85 二、粉末的性能及其測定 由于粉末在 裝料、出料、運輸 過程以及 貯存 時受到 震動 等都可能造成 物料的分布不均勻 。84 實際上，粉末的熔點、蒸氣壓、比熱容與同成分的致密材料差別很小，一些性質(zhì)與粉末冶金關(guān)系不大，因此本部分僅介紹顆粒形狀、粒度及粒度組成、比表面、顆較密度、粉末體密度及其測試的方法。 化學(xué)成分主要是指粉末中 金屬的含量 和雜質(zhì)含量 。 粉末的孔隙性質(zhì)：總孔隙體積、顆粒間的孔隙體積、顆粒內(nèi)孔隙體積、顆粒間孔隙數(shù)量、平均孔隙大小、孔隙大小的分布以及孔隙的形狀。 單顆粒的性質(zhì)： （ 1）由粉末材料決定的性質(zhì)，如點陣結(jié)構(gòu)、理論密度、熔點、塑性、彈性、電磁性質(zhì)、化學(xué)成分等；（ 2）由粉末生產(chǎn)方法所決定的性質(zhì)，如粒度、顆粒形狀、密度、表面狀態(tài)、晶粒結(jié)構(gòu)、點陣缺陷、顆粒內(nèi)氣體含量、表面吸附的氣體與氧化物、活性等。 二、粉末的性能及其測定81 二、粉末的性能及其測定 粉末是顆粒與顆粒間的空隙所 組成的集合體。一般粉末顆粒愈細(xì)，外表面愈發(fā)達(dá)；同時粉末顆粒的缺陷多，內(nèi)表面也就相當(dāng)大。因此粉末總是貯存有較高的晶格畸變能，具有較高的活性。一般說來，粉末顆粒具有多晶結(jié)構(gòu)，而晶粒的大小取決于工藝特點和條件，對于極細(xì)粉末可能出現(xiàn)單晶顆粒。79 二、粉末的性能及其測定 (1)金屬及多數(shù)非金屬顆粒都是結(jié)晶體。從粉末的流動性和松裝密度看，聚集顆粒相當(dāng)于一個大的單顆粒，流動性和松裝密度均比細(xì)的單顆粒高，壓縮性也較好。78 二、粉末的性能及其測定 顆粒的聚集狀態(tài)和聚集程度不同，粒度的含義和測試方法也就不同。77 二、粉末的性能及其測定（ 2） 粉末顆粒 粉末中能分開并獨立存在的最小實體稱為單顆粒。因此它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。 76 二、粉末的性能及其測定 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。當(dāng)需要采用廉價的粉末作原料時，經(jīng)濟(jì)問題便是先決條件；但是當(dāng)需要粉末具有嚴(yán)格的性能要求時，則也可選用昂貴的制粉方法。 圖 115 電解制鉭示意圖71 一、粉末制備技術(shù)3. 本章 小結(jié) 綜上所述，制取粉末的方法使多種多樣的，并且在工程中應(yīng)用的所有金屬材料幾乎都可以加工成為粉末形態(tài)。影響熔鹽電解過程和電流效率的主要因素有：電解質(zhì)成分、電解質(zhì)溫度、電流密度和極間距離等。圖 114為電解過程示意圖。電解法制取粉末主要采用水溶液電解和熔鹽電解。一般說來，電解法生產(chǎn)的粉末成本較高，因此在粉末生產(chǎn)中所占的比重是較小的。待基體金屬以某種化合物沉淀后，經(jīng)過干燥和還原就得到以彌散相為核心，基體金屬包覆在彌散相核心外面的包覆粉末。67 一、粉末制備技術(shù) 液相沉淀法 用液相沉淀法可以制取復(fù)合粉末，一般有兩種方案： （ 1）用基體金屬和彌散相金屬鹽或氫氧化物在某種溶液中同時析出達(dá)到均勻分布，然后經(jīng)過干燥、分解、還原過程以得到基體金屬和彌散相的復(fù)合粉末。此法所得粉末一般都是很細(xì)或超細(xì)的。氣相氫還原是指用氫還原氣態(tài)金屬鹵化物，主要是還原金屬氯化物。 圖 113為等離子弧法裝置示意圖。63 一、粉末制備技術(shù) 圖 112 常壓羰基法制取鎳粉的工藝流程示意圖64 化學(xué)氣相沉積法（ CVD)是從氣態(tài)金屬鹵化物（主要是氯化物）還原化合沉積制取難熔化合物粉末和各種涂層，包括碳化物、硼化物、硅化物和氮化物等的方法。用這種方法不僅可以生產(chǎn)純金屬粉末，而且如果同時離解幾種羰基物的混合物，則可制得合金粉末；如果在一些顆粒表面上沉積熱離解羰基物，就可以制得包覆粉末。如果將這些金屬蒸氣在冷卻面上冷凝下來，便可形成很細(xì)的球形粉末。 一、粉末制備技術(shù)62 一、粉末制備技術(shù) 法 這種方法主要用于制取具有大蒸氣壓的金屬（如鋅、鎘等）粉末。 61 難熔化合物具有高熔點、高硬度以及其他有用的性能，因此在現(xiàn)代技術(shù)中已被廣泛地用來作為硬質(zhì)合金、耐熱材料、電工材料、耐蝕材料以及其他材料地基體。 制取難熔化合物粉末（碳化物、硼化物、氮化物和硅化物）的主要方法，與還原法制取金屬粉末極為相似。 （ 1） 氫還原法制取鐵粉 （ 2） 水冶法生產(chǎn)鈷粉 （ 3） 氫還原法制取鎢粉60 一、粉末制備技術(shù) 金屬熱還原法主要應(yīng)用于制取稀有金屬粉末，如鈦、鋯、鈾、釷、鈮等金屬粉末。鎢粉的生產(chǎn)主要是用氫還原法。59 一、粉末制備技術(shù) 氣體還原法不僅可以制取鐵、鎳、鈷、銅以及鎢等金屬粉末，還可以制取一些合金粉末。58圖 111 用一氧化碳還原鐵的氧化物的反應(yīng)狀態(tài)圖 圖 111為用一氧化碳還原鐵的氧化物的反應(yīng)狀態(tài)圖。 一、粉末制備技術(shù)57 一、粉末制備技術(shù) 用固體碳可以還原很多金屬氧化物，但用這種方法制成的銅粉、鎳粉等易被碳玷污，故一般不使用碳來還原這類金屬氧化物制取相應(yīng)的金屬粉末。 圖 19 氧化物顆粒部分還原為金屬粉末的示意圖55 一、粉末制備技術(shù)56 實際表明，反應(yīng)速度與時間的關(guān)系具有自動催化的特點，如圖 1－ 10所示。 因此在還原過程中，除了反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)過程的溫度外，還與界面的特征（如晶格缺陷）、界面的面積、液體的速度、反應(yīng)相的比例、形核以及擴(kuò)散層等有關(guān)。 一、粉末制備技術(shù)54 一、粉末制備技術(shù) 在還原過程中，還原進(jìn)行的速度和還原的程度是與還原的條件有關(guān)的。 一、粉末制備技術(shù)53 一般說來，在冶金過程中，特別是在粉末冶金中，可采用氣體 (氫、一氧化碳 )、碳或某些金屬作還原劑?？刹捎脴?biāo)準(zhǔn)生成自由能作為衡量對氧親和力大小的尺度。最簡單的反應(yīng)可用下式表示： 52 為了能順利進(jìn)行還原反應(yīng)，還原劑 X對氧的化學(xué)親和力必須大于金屬 Me對氧的親和力。 表 14為用不同還原劑和被還原的物質(zhì)進(jìn)行還原作用來制取粉末的一些例子。48圖 18 溫度梯度和溫度對快速凝固粉末的顯微組織結(jié)構(gòu)的影響49 一、粉末制備技術(shù) 還原法 用還原劑還原金屬氧化物及鹽類來制取金屬粉末的方法，這是一種廣泛采用的制粉方法。 在凝固中，較大的溫度梯度的情況易于形成非晶態(tài)，相反，要在低的冷卻速率和小的溫度梯度的條件下，則易形成具有偏析的顯微組織結(jié)構(gòu)。 比如：錕筒霧化法：熔融金屬被喂入快速旋轉(zhuǎn)的軋輥中而霧化成粉末；振動電極霧化法：通過自耗電極的振動來生產(chǎn)高純度粉末的方法；熔滴霧化法：熔融金屬經(jīng)坩堝底部的小孔流出，流入真空或惰性氣體中，膨脹并形成球開顆粒得到粉末；以及超聲霧化法以及真空霧化法等等。 離心霧化有旋轉(zhuǎn)圓盤霧化、旋轉(zhuǎn)坩堝霧化、旋轉(zhuǎn)電極霧化等多種形式（如 圖 17所示） 。44 一、粉末制備技術(shù) 用離心力破碎液流得到霧化粉末的方法稱為離心霧化。 一、粉末制備技術(shù)42 一、粉末制備技術(shù) 表 12 氣霧化與水霧化的比較 43一、粉末制備技術(shù)（ 3） 影響二流霧化性能的因素 霧化粉末有三個重要的性能： 一、粒度，包括平均粒度、粒度分布及可用粉末收得率等； 二、顆粒形狀及與其有關(guān)的性能，如松裝密度、流動性、壓坯密度及比表面等； 三、顆粒的純度和結(jié)構(gòu)。 41 在水霧化時， 金屬液滴的形成是水滴對液體金屬表面的沖擊作用而不是剪切作用 。由于散熱快，過熱度要超過熔融金屬熔點較多，以便控制粉末的形狀。高壓水流直接噴射在金屬液流上，強(qiáng)制其粉碎并加速凝固，因此粉末形狀比起氣霧化來呈不規(guī)則形狀。 圖 16 氣霧化時金屬粉末的形成40 一、粉末制備技術(shù) （ 2） 水霧化 水