【正文】 ℃ 以上的高溫范圍內(nèi)進(jìn)行，則最后一個(gè)反應(yīng)是沒(méi)有實(shí)際意義的。其中只有 Fe2O3在組成上是不變的，而 FeO、 Fe3O4的組成是可變的。XO（吸附） 解吸 Me(固 ) 吸附 Me(固 )+X(氣 )=MeO（固） ★ 多相反應(yīng)中，影響反應(yīng)速度的因素： (1)反應(yīng)物的濃度和溫度 (2)界面的特性、界面的面積、流體的速度、反應(yīng)相的比例、核心的形成，擴(kuò)散層。氣體間兩個(gè)分子能相互作用的必要條件是互相碰撞，然而，并不是每一次碰撞都能引起反應(yīng)，只有那些在碰撞的瞬間具有高于必要能量的分子才能發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng) 。 反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 反應(yīng)進(jìn)行的速度以及各種因素對(duì)反應(yīng)速度的影響 ★ 在粉末冶金中所碰到的多數(shù)是多相反應(yīng)。所以 Ti、 Zr、 Th、 U等氧化物要用 Ca、 Mg作還原劑，這就是所謂的金屬熱還原。 ? 2H2+O2=2H2O的△ G176。這說(shuō)明在一定溫度下碳能還原很多金屬氧化物。即這條線與很多金屬氧化物的△ G176。 T關(guān)于系統(tǒng)得走向是向下的；即 CO的△ G176。 T關(guān)系線在相變溫度處，特別是在沸點(diǎn)處發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)折，這是由于系統(tǒng)的熵在相變時(shí)發(fā)生了變化。 增大，各種金屬的氧化反應(yīng)愈難進(jìn)行，由于隨溫度升高，金屬對(duì)氧的親和力減小。 ①低的成本 ②粉末的性能顆粒大小、形狀、松裝密度、化學(xué)成分、壓制性、燒結(jié)性等 Ⅰ 還原法 ? 用還原劑還原金屬氧化物及鹽類來(lái)生產(chǎn)金屬粉末是一種最廣泛采用的制粉方法。 23 粉末制取方法概述 粉末制取方法分類 :物理化學(xué)法和機(jī)械法 . 采用哪種方法制粉末不僅是由于技術(shù)上有可能使用這些方法（如還原、研磨、電解），而且還由于粉末及其制品質(zhì)量在很大程度上取決于制粉的方法。一般壓縮性和成型性是矛盾的統(tǒng)一體。塑性金屬粉末比硬脆材料粉末的壓縮性好。若粉末的相對(duì)密度不變，顆粒密度愈高，則流動(dòng)性愈好；若顆粒密度不變，相對(duì)密度增大會(huì)使流動(dòng)性提高。等軸狀（對(duì)稱性好）或粗顆粒粉末流動(dòng)性好。極細(xì)粉末占的比例愈大，流動(dòng)性愈差。用粉末得以成型的最小單位壓制壓力表示或用壓坯強(qiáng)度（ S=3PL/2t2W）來(lái)表示。用規(guī)定單位壓力下（我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為 4噸 /厘米 2壓力下壓制 75克粉末試料）粉末所達(dá)到的壓坯密度表示。單位為秒 /50克。 ?搖實(shí)密度： 是在振動(dòng)或敲擊之下，粉末緊密充填規(guī)定的容器后所得的密度，比松裝密度一般高 20~50%。 th1 7 50sm a x ）（ ?????D167。目數(shù)愈大，網(wǎng)孔愈細(xì)。 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) : 幾何學(xué)粒徑：篩分析、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、電阻法 當(dāng)量粒徑：沉降法、離心法、水力學(xué)法 比表面粒徑：吸附法、透過(guò)法、潤(rùn)濕法 光衍射粒徑：用于粒度接近電磁波波長(zhǎng)的粉末。 粒度組成（粒度分布）： 把具有不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度組成。 . 物理性能 (3) 粒徑（粒度）： 以毫米或微米表示的顆粒大小。反之越小。當(dāng)空氣通過(guò)試樣堆積體時(shí) , 將產(chǎn)生一定的壓力降。當(dāng)氣泵開(kāi)動(dòng)后 , 空氣流經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入帶有水的豎立穩(wěn)壓管 , 然后流過(guò)干燥劑管 , 除去水分后流進(jìn)樣品管 , 最后通過(guò)針形閥流向大氣。根據(jù)空氣透過(guò)粉末堆積體時(shí)所產(chǎn)生的阻力和流量求出粉末的比表面積和平均粒度。 顆粒形狀 :顯微鏡法 . 比表面積 ： 1克質(zhì)量的粉末所具有的總表面積，用米 2/克或厘米 2/克表示。 測(cè)試方法 :比重瓶法 使用設(shè)備 :分析天平 密度的測(cè)試方法 112mmm?? ??水 金屬絲稱量裝置 空氣中稱量 , 水中稱量 ρ試樣密 (g/cm3), m1試樣在空氣中的稱量值 (g), m2試樣在水中的稱量值 (g), ρ水 測(cè)量溫度下水的密度 (g/cm3) 物理性能 (2) 顯微硬度 ： 與致密材料測(cè)試方法類似。 似密度 ：顆粒質(zhì)量與包括閉孔在內(nèi)的顆粒體積之商。 氫損值 =揮發(fā)物的重量 (試樣重量 殘留物重量 )/試樣重量 100% 雜質(zhì)含量 的測(cè)定 :酸不溶法 . 鐵粉鹽酸不溶物 =鹽酸不溶物的克數(shù) /粉末試樣克數(shù) 100% 庫(kù)侖分析儀 167。 (3)粉末表面吸附的氧、水汽和其它氣體。 金屬的含量 :常規(guī)化學(xué)分析技術(shù) ★ 碳硫分析儀 ★反應(yīng)氣相色譜法 ★示差熱導(dǎo)法 ★燃燒法 ★光譜法 化學(xué)元素分析 雜質(zhì)含量分析 氧含量 \雜質(zhì)含量 雜質(zhì) (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。 22 粉末的性能 ? 化學(xué)成分：主要金屬的含量和雜質(zhì)的含量 ? 物理性能 :顆粒密度 ,顯微硬度 ,顆粒大小 ,粒度組成 ,比表面積 ? 工藝性能：包括松裝密度、搖實(shí)密度、流動(dòng)性、壓縮性和成型性。 21 粉末體的概念 ? 固體材料 :致密體 (1mm)\粉末體 \ 膠體 () ? 由大量的顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體。 22粉體的性能指標(biāo) ? 167。 第二章 粉體性能及制備技術(shù) ? 167。 ? （ 4）粉末冶金材料設(shè)計(jì)、表征和評(píng)價(jià)新技術(shù)。 ? （ 3）建立以“全致密化”為主要目標(biāo)的新型固結(jié)技術(shù)及其過(guò)程模擬技術(shù)?？偟内厔?shì)是向超細(xì)、超純、粉末特性可控方向發(fā)展。 粉末冶金學(xué)科優(yōu)先發(fā)展方向 ? （ 1）發(fā)展粉末制取新技術(shù)、新工藝及其過(guò)程理論。 ? （ 5）可以實(shí)現(xiàn)凈近形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。 ? （ 3）可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如 AlLi合金、耐熱 Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。 ? 6．對(duì)某些產(chǎn)品小批量生產(chǎn)時(shí)，成本較高，因?yàn)榉勰┏杀靖?，但為了得到某些?dú)特性能的產(chǎn)品而采用小批量生產(chǎn)也是合算的。 ? 5．粉末冶金制品的大小和形狀受到一定限制，燒結(jié)零件的韌性較差。因?yàn)榉勰┮苯鸸に嚺c熔鑄法不同，在材料生產(chǎn)過(guò)程中，不會(huì)帶給材料任何污垢。通常用粉末冶金的方法生產(chǎn)制品時(shí)，金屬的損耗只有 1~5%，而用一般熔鑄方法時(shí)，損耗可能達(dá)到80%。 ? 2．材料的利用率高、生產(chǎn)效率高。燒結(jié)在物料主組元熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行，以使材料和制品具有最終的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。成型方式有簡(jiǎn)單的壓制、等靜壓制、軋制、擠壓、爆炸成型等。第二個(gè)標(biāo)志是，本世紀(jì)三十年代采用粉末冶金工藝制造多孔含油軸承獲得成功第三個(gè)標(biāo)志是：粉末冶金新工藝，新材料在近二三十年來(lái)，不斷向高水平新領(lǐng)域方面開(kāi)拓 . 粉末冶金工藝的基本工序 ? 1. 原料粉末的制取和準(zhǔn)備，粉末可以是純金屬或它的合金、非金屬、金屬與非金屬的化合物以及其他各種化合物。 粉末冶金學(xué) 材料科學(xué)與工程系 目錄 ? 第一章 粉末冶金概述 ? 第二章 粉末體及其制備技術(shù) ? 第三章 成型理論及工藝 ? 第四章 燒結(jié)理論及工藝 ? 第五章 粉末冶金材料及制備 第一章 粉末冶金概述 ? 概念 ? 過(guò)程 ? 特點(diǎn) ? 應(yīng)用及地位 ? 今后的發(fā)展 定義 ? 粉末冶金是一門研究制造各種金屬粉末和以粉末為原料通過(guò)壓制成型，燒結(jié)和必要的后續(xù)處理來(lái)制取金屬材料和制品的科學(xué)技術(shù)。 ? 第一個(gè)標(biāo)志是，二十世紀(jì)初，由于電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，迫切地尋找各種新的電光源材料。 ? 2．將粉末成型為所需形狀的坯塊。 ? 3．坯塊的燒結(jié)。 粉末冶金的特點(diǎn) ? 1．絕大多數(shù)難溶金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。因?yàn)閴号魍鶋褐瞥闪慵淖罱K尺寸，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工。 ? 3．有可能制取高純度的材料。 ? 4．粉末冶金工藝本身較簡(jiǎn)單，易操作。因?yàn)榉勰┏尚蜁r(shí)的模具加工比較困難，而且也受到壓制力的限制。 粉末冶金材料的應(yīng)用 ? 1．機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)材料 ? 2．多孔材料 ? 3．電工材料 ? 4．工具材料 ? 5．粉末磁性材料 ? 6．耐熱材料 ? 7．原子能工程材料 ? 8．粉末冶金武器材料 粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)及其在新材料研究中的作用 ? （ 1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。 ? （ 2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。 ? （ 4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等。 ? （ 6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。重點(diǎn)是超細(xì)粉末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準(zhǔn)晶和微晶粉末技術(shù)，機(jī)械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)。 ? （ 2）建立以“凈近形成形”技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過(guò)程模擬理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。如熱等靜壓、擬熱等靜壓、燒結(jié)－熱等靜壓、微波燒結(jié)、高能成形等。粉末冶金材料的孔隙特性、界面問(wèn)題及強(qiáng)韌化機(jī)理的研究。 21粉體的概念 ? 167。 23粉體的制備 物理化學(xué)法 :還原法 ,電解法 機(jī)械法 :霧化法 ,機(jī)械粉碎法 167。 團(tuán)粒 \單次 (一次 )顆粒 \二次顆粒 晶粒 粉末顆粒的形狀 球形、近球形、片狀、多角形、樹(shù)枝狀、多孔海綿狀、碟狀、不規(guī)則形 167。 167。 (2)從原料和從粉末生產(chǎn)過(guò)程中帶入的機(jī)械夾雜。 氧含量 的測(cè)定 :氫損法 ,測(cè)定可被氫還原的金屬氧化物的那部 分氧含量，適用于 Fe、 Cu、 W、 Mo、 Co等粉末。 (1) 顆粒密度 ： 真密度 （理論密度）：顆粒質(zhì)量與除去開(kāi)孔和閉孔 顆粒體積所得的商值。 表觀密度 （有效密度）：顆粒質(zhì)量用包括開(kāi)孔和閉 孔在內(nèi)的顆粒體積去除所得商。一般粉末純度愈高，硬度愈低。 費(fèi)氏儀原理 ? 費(fèi)氏法屬于穩(wěn)流 (層流 ) 狀態(tài)下的氣體透過(guò)法 , 基于空氣在恒定壓力下先透過(guò)粉末堆積體 , 然后通過(guò)可調(diào)節(jié)的針形閥流向大氣。 ? 粉末的比表面積由 KozenyCarman 方程給出 : ? 費(fèi)氏儀由空氣泵、穩(wěn)壓管、樣品管、壓力計(jì)、針形閥和粒度讀數(shù)板等部件組成 , 見(jiàn)圖 2。每次測(cè)定 , 粉末試樣預(yù)先須由齒條和手輪等部件構(gòu)成的壓制機(jī)構(gòu)按試樣高度曲線壓制成對(duì)應(yīng)孔隙率下的高度。被測(cè)顆粒越大 , 產(chǎn)生的壓力降越小 , 而 U 形管壓力計(jì)水位上升越高 , 在粒度讀數(shù)板上讀出的粒度值越大。 U 形管壓力計(jì)有雙重作用 , 它既是壓力計(jì) , 又是流量計(jì) (毛細(xì)管流量計(jì) ) , 其值既表示空氣通過(guò)粉末試樣堆積體后的壓力 , 又表示空氣經(jīng)粉末試樣堆積體通過(guò)針形閥的流量。僅指單顆粒而言。一般指整個(gè)粉末體。 泰勒篩制 泰勒篩制的規(guī)格 :直徑 8英寸 ,高 25~50毫米 泰勒篩制的分度 :以 200目的篩孔尺寸 如 :由粗到細(xì)具體有 35\48\65\100\150\200\270\400等 ,其模 數(shù)依次為 21/2. ?目數(shù)：指篩網(wǎng) 1英寸長(zhǎng)度上的網(wǎng)孔數(shù)。 粉末粒度測(cè)試結(jié)果的表示方式 目數(shù) 粒徑大小 (mm) 數(shù)量 (g) 百分比 (%) +80 + 80~+100 + 100+150 + 150+200 + 200+250 + 250+325 + 325 圖表表示 :還原鐵粉的篩分析粒度組成 Stokes（斯托克斯）沉降定律 算出最大粒徑： （ μm) 式中 η —沉降介質(zhì)在不同溫度下的粘度（泊）； ρ s —被測(cè)樣品粉末的真密度，（ g/cm3）； ρ 0 —沉降介質(zhì)在不同溫度下的密度，（ g/cm3）； h —最大粒徑的沉降高度，（ cm）； t —最大粒徑的沉降時(shí)間，（分