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金属粉末的制备方法及基本原理

金属粉末的制备方法及基本原理
金属粉末的制备方法及基本原理

金属粉末制取方法概述

金属粉末制取方法概述 来源:粉体圈日期:2016年06月01日 金属粉末制取方法(粉体技术),通常按转变的作用原理分为机械法和物理化学法两类,既可从固、液、气态金属直接细化获得,又可从其不同状态下的金属化合物经还原、热解、电解而转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或还原-化合方法制取。因制取方法不同,同一种粉末的形状、结构和粒度等特性常常差别很大。粉末的制取方法列表如下,其中应用最广的是还原法、雾化法、电解法。 金属粉末制取方法还原法: 利用还原剂夺取金属氧化物粉末中的氧,而使金属被还原成粉状。气体还原剂有氢、氨、煤气、转化天然气等。固体还原剂有碳和钠、钙、镁等金属。氢或氨还原,常用来生产钨、钼、铁、铜、镍、钴等金属粉末。碳还原常用来生产铁粉。用金属强还原剂钠、镁、钙等,可以生产钽、铌、钛、锆、钒、铍、钍、铀等金属粉末(见金属热还原)。用高压氢气还原金属盐类水溶液,可制得镍、铜、钴及其合金或包覆粉末(见湿法冶金)。还原法制成的粉末颗粒大多为海绵结构的不规则形状。粉末粒度主要取决于还原温度、时间和原料的粒度等因素。还原法可制取大多数金属的粉末,是一种广泛应用的方法。

雾化法: 雾化法将熔融金属雾化成细小液滴,在冷却介质中凝固成粉末。雾化法是用高压空气、氮气、氩气等(气体雾化)和高压水(水雾化)作喷射介质来击碎金属液体流。也有利用旋转盘粉碎和熔体自身(自耗电极和坩埚)旋转的离心雾化法,以及其他雾化方法如溶氢真空雾化、超声波雾化等。由于液滴细小和热交换条件好,液滴的冷凝速度一般可达到100~10000K/s,比铸锭时高几个数量级。因此合金的成分均匀,组织细小,用它制成的合金材料无宏观偏析,性能优异。气雾化粉末一般近球形,水雾化可制得不规则形状。粉末的特性如粒度、形状和结晶组织等主要取决于熔体的性能(粘度、表面张力、过热度)和雾化工艺参数(如熔体流直径、喷嘴结构、喷射介质的压力、流速等)。几乎所有可被熔化的金属都可用雾化法生产,尤其适宜生产合金粉末。此法生产效率高,并易于扩大工业规模。目前不仅用于大量生产工业用铁、铜、铝粉和各种合金粉末,还用来生产高纯净度(O2<100ppm)的高温合金、高速钢、不锈钢和钛合金粉末。此外,用激冷技术制取快速冷凝粉末(冷凝速度>100,000K/s)日益受到重视。用它可以制出高性能的微晶材料。 电解法: 在金属盐水溶液中通以直流电、金属离子即在阴极上放电析出,形成易于破碎成粉末的沉积层。金属离子一般来源于同种金属阳极的溶解,并在电流作用下自阳极向阴极迁移。影响粉末粒度的因素主要是电解液的组成和电解条件。一般电解粉末多呈树枝状,纯度较高,但此法耗电大,成本较高。电解法的应用也很广泛,常用来生产铜、镍、铁、银、锡、铅、铬、锰等多种金属粉末;在一定条件下也可制取合金粉末。对于钽、铌、钛、锆、铍、钍、铀等稀有难熔金属,常采用复合熔盐作为电解质以制取粉末。 机械粉碎法: 主要是通过压碎、击碎和磨削等作用将固态金属碎化成粉末。设备分粗碎和细碎两类。主要起压碎作用的有碾碎机、辊轧机、颚式破碎机等粗碎设备。主要起击碎和磨削作用的有锤碎机、棒磨机、球磨机、振动球磨机、搅动球磨机等粉碎设备。机械粉碎法主要适用于粉碎脆性的和易加工硬化的金属和合金,如锡、锰、铬、高碳铁、铁合金等,也用来破碎还原法制得的海绵状金属、电解法制取的阴极沉积物;还用于破碎氢化后发脆的钛,然后再脱氢制取细钛粉。机械粉碎法效率低,能耗大,多作为其他制粉法的补充手段,或用于混合不同性质的粉末。此外,机械粉碎法还包括旋涡研磨机,它靠两个叶轮造成涡流,使被气流所夹裹的颗粒相互高速碰撞而粉碎,可用于塑性金属的碎化。冷流破碎法是用高速高压

北京航空材料研究院

北京航空材料研究院 二O一九年博士研究生招生简章 一、培养目标 培养德智体全面发展,在本门学科上掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,具有独立从事科学研究工作的能力,在科学和专门技术上做出创造性成果的高级科学专门人才。 二、学制 三年。 三、报考条件 1、拥护中国共产党的领导,具有正确的政治方向,热爱祖国,品德优良,遵纪守法。 2、已获得硕士学位的在职人员、应届硕士毕业生(最迟在入学前应获得硕士学位)。 3、有两名与本学科有关的教授(或相当职称)的书面推荐意见。 四、报名 1、报名时间 2018年9月25日-10月25日。考生可提前邮发个人简历并与研究生部或报考导师联系报考事宜。E-mail:yjsb621@https://www.docsj.com/doc/1616202230.html, 2、报名地点 北京航空材料研究院研究生部,外地考生可函报。邮政通信地址:北京81信箱48分箱,100095 3、报名手续 考生报名时需向我院提交下列材料(在获得报考导师同意后可来邮件索取登记表、政审表、推荐书等电子模板): (1)报考博士研究生登记表; (2)两名与本学科有关的教授(或相当职称)的专家推荐书; (3)硕士课程学习成绩单,学士及硕士学位证书、本科及硕士毕业证书、身份证复印件;应届硕士生在报考时须提交硕士课程学习成绩单,学士学位证书及本科毕业证书、学生证(有注册学号页)复印件; (4)近期体格检查表(县级以上医院检查有效); (5)政治审查表。 缴纳报名费200元整,一寸免冠照片两张。

经审查合格后发给准考证。 五、考试 考试时间:2018年11月中下旬或2019年3月,具体时间另行通知。 考试地点:北京航空航天大学、北京航空材料研究院 六、录取 根据考生的初试、复试成绩,并结合其平时学习成绩和思想政治表现、业务素质以及身体健康状况确定录取名单。 七、学习期间的待遇 按照国家发改委、财政部、教育部《关于加强研究生教育学费标准管理及有关问题的通知》要求,从2014年秋季学期起,我院录取的博士研究生均需交纳学费,每生每学年8000元。研究生入学后可享受每月1200元研究生助学金、每月1200元的科研岗贴及我院职工的部分福利待遇约800元,同时还可参与最高8000元的年度奖学金评比。

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备技术 摘要:现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高,使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化,集优点于一身,具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度,且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性,是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词:复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文: 一:复合材料简介 复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二:金属基复合材料简介 (1)定义:金属基复合材料是以金属或合金为基体,以高性能的第二相为增强体的复合材料。它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物, 其共同点是具有连续的金属基体。 (2)分类:按增强体类型分为:1.颗粒增强复合材料;2.层状复合材料;3.纤维增强复合材料 按基体类型分为:1.铝基复合材料;2.镍基复合材料;3.钛基复合材料;4.镁基复合材料 按用途分为:1.结构复合材料;2.功能复合材料 (3)性能特征:金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。 A.高比强度、比模量 B. 良好的导热、导电性能 C.热膨胀系数小、尺寸稳定性好 D.良好的高温性能和耐磨性

粉末冶金制粉技术 全

粉末冶金制粉技术(一) 粉末冶金新技术、新工艺的应用,不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善,而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生。例如:高性能摩擦材料、固体自润滑材料、粉末高温合金、高性能粉末冶金铁基复合和组合零件、粉末高速钢、快速冷凝铝合金、氧化物弥散强化合金、颗粒增强复合材料,高性能难熔金属及合金、超细晶粒及涂层硬质合金、新型金属陶瓷、特种陶瓷、超硬材料、高性能永磁材料、电池材料、复合核燃料、中子可燃毒物、粉末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶和准晶材料、隐身材料等。这些新材料都需要以粉末冶金作为其主要的或惟一的制造手段。 本章将简要介绍粉末冶金的基本工艺原理和方法,重点介绍近年米粉末冶金新技术和新工艺的发展和应用状况。 1.雾化制粉技术 粉末冶金材料和制品不断增多,其质量不断提高,要求提供的粉末的种类也愈来愈多。例如,从材质范围来看,不仅使用金属粉末,也要使用合金粉末、金属化合物粉末等;从粉末形貌来看,要求使用各种形状的粉末,如生产过滤器时,就要求球形粉末;从粉末粒度来看,从粒度为500~1000m的粗粉末到粒度小于0.1m的超细粉末。 近几十年来,粉末制造技术得到了很大发展。作为粉末制备新技术,第一个引人注目的就是快速凝固雾化制粉技术。快速凝固雾化制粉技术是直接击碎液体金属或合金并快速冷凝而制得粉末的片法。快速凝固雾化制粉技术最大的优点是可以有效地减少合金成分的偏析,获得成分均匀的合金粉末。此外,通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。它的出现无论对粉末合金成分的设计还是对粉末合金的微观结构以及宏观特性都产生了深刻影响,它给高性能粉末冶金材料制备开辟了一条崭新道路,有力地推动了粉末冶金的发展。 雾化法最初生产的是像锡、铅、锌、铝等低熔点金属粉末,进一步发展能生产熔点在1600~1700℃以下的铁粉及其他粉末,如纯铜、黄铜、青铜、合金钢、不锈钢等金属和合金粉末。近些年,随着人们对雾化制粉技术快速冷凝特性的认识,其应用领域不断地拓宽,如高温合金、Al-Li合金、耐热铝合金、非晶软磁合金、稀土永磁合金、Cu-Pb和Cu-Cr假合金等。 借助高压液流(通常是水或油)或高压气流(空气、惰性气体)的冲击破碎金属液流来制备粉末的方法,称为气雾化或水(油)雾化法,统称二流雾化法;用离心力破碎金属液 流称为离心雾化;利用超声波能量来实现液流的破碎称为超声雾化。雾化制粉的冷凝速率一般为103~106℃/s。 2二流雾化 根据雾化介质(气体、水或油)对金属液流作用的方式不同,二流雾化法具有多种形式: (1)垂直喷嘴。雾化介质与金属液流互呈垂直方向。这样喷制的粉末一般较粗,常用来喷制铝、锌等粉末。 (2)V形喷嘴。两股板状雾化介质射流呈V形,金属液流在交叉处被击碎。这种喷嘴是在垂直喷嘴的基础上改进而成的,其特点是不易发生堵嘴。瑞典霍格纳斯公司最早用此法以水喷制不锈钢粉。

金属粉末的制备方法及基本原理.

金属粉末的制备方法及基本原理 1引言 金属粉末尺寸小,比表面积大,用其制得的金属零部件具有许多不同于常规材料 的性质,如优良的力学性能、特殊的磁性能、高的电导率和扩散率、高的反应活性和催化活性等。这些特殊性质使得金属粉末材料在航空航天、舰船、汽车、冶金、化工等领域得到越来越广泛的应用。 2金属粉末的制备方法 2.1机械法 机械法就是借助于机械力将大块金属破碎成所需粒径粉末的一种加工方法。按照 机械力的不同可将其分为机械冲击式粉碎法、气流磨粉碎法、球磨法和超声波粉碎法等。目前普遍使用的方法还是球磨法和气流磨粉碎法,其优点是工艺简单、产 量大,可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的纳米粉末。 2.1.1球磨法 球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速 率下因产生变形而破碎细化的机理。其优点是对物料的选择性不强,可连续操作, 生产效率高,适用于干磨、湿磨,可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是在粉末制备过程中分级比较困难[3]。 2.1.2气流磨粉碎法 气流磨粉碎法是目前制备磁性材料粉末应用最广的方法。具体的工艺过程为:压缩气体经过特殊设计的喷嘴后,被加速为超音速气流,喷射到研磨机的中心研磨区从而带动研磨区内的物料互相碰撞,使 粉末粉碎变细;气流膨胀后随物料上升进入分级区,由涡轮式分级器分选出达到 粒度的物料,其余粗粉返回研磨区继续研磨,直至达到要求的粒度被分出为止。整个生产过程可以连续自动运行,并通过分级轮转速的调节来控制粉末粒径大小(平均粒度在

3~8 ym气流磨粉碎法适于大批量工业化生产,工艺成熟。缺点是在金属粉末的生产过程中,必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源,耗气量较大;只适合脆性金属及合金的破碎制粉。 2.2物理法 物理法一般是通过高温、高压将块状金属材料熔化,并破碎成细小的液滴,并在 收集器内冷凝而得到金属粉末,该过程不发生化学变化。目前研究和使用最多的物理法主要有等离子旋转电极法和气体雾化法。 2.2.1等离子旋转电极法 等离子旋转电极法的原理是将金属或合金制成特定规格的棒料,然后装入旋转模腔,再将等离子枪移至棒料前,在等离子束的作用下,棒料端部开始熔化,形成的液体受到离心力和液体表面张力的双重作用,被破碎成液滴飞离电极棒,最终冷凝成球形金属粉末[4]。该方法根据电极转速和等离子弧电流的大小调节控制粉末粒径。优点是所得粉末球形度好,氧含量低;缺点是粉末不易制取,每批次的材料利用率不高。 2.2.2气体雾化法 气体雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之一。气体雾化的基本原理是用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本 低以及适应多种金属粉末的生产等优点,已成为高性能及特种合金 粉末制备技术的主要发展方向。喷嘴是气体雾化的关键技术,其结构和性能决定了雾化粉末的性能和生产效率。因此,喷嘴结构设计与性能的不断提高决定着气体雾化技术的进步。从雾化喷嘴结构设计的改进历程可以将雾化技术分为传统雾化技术和新型雾化技术。 2.221传统雾化技术 传统雾化技术主要包括超声雾化技术、紧耦合雾化技术和高压气体雾化技术。超

北京航空材料研究院二O二一年硕士研究生招生简章

北京航空材料研究院 二O二一年硕士研究生招生简章 一、培养目标 培养德智体全面发展,掌握本学科坚实的基础理论和系统的专业知识,具有创新精神和从事科学研究工作或承担专业技术工作能力的高层次专门人才。 二、学制 两年半。 三、报考条件 1、拥护中国共产党的领导,愿为社会主义现代化建设服务,品德良好,遵纪守法。 2、国家承认学历的应届本科毕业生和推荐免试生(正式入学前必须获得学士学位)以及具有国家承认的大学本科毕业学历、学士学位的人员。 3、身体健康状况符合规定的体检要求。 在校研究生报考须在报名前征得所在培养单位同意。 四、报名 1、考生报名前应仔细核对本人是否符合报考条件,凡不符合报考条件的考生将不予录取,相关后果由考生本人承担。 2、根据教育部规定,所有报考我院的考生均须登录到中国研究生招生信息网进行网上报名,报名时间按教育部统一规定,逾期不再补报,也不得再修改报名信息。 考生登录中国研究生招生信息网,浏览报考须知,按教育部、考生所在地省级教育招生考试管理机构、报考点以及我院的网上公告要求报名。 3、报考我院且在北京参加初试的考生,必须满足北京航空航天大学报考点的报名条件(一般为北京高校应届本科毕业生和常住户口在北京的往届本科毕业生)并选择北京航空航天大学报名点报名,必须通过网上支付形式缴纳报考费。 4、报考我院在外埠参加全国统一考试的考生须选择所在地省级教育招生考试管理机构指定的报考点报名并按要求缴纳报考费。 5、所有考生(包括推荐免试生)须在教育部规定时间内持有效身份证件和报名号到选择的报考点进行本人图像信息采集和报名信息核对、确认。考生只有在网上报名、缴纳报考费、图像采集和信息确认全部完成后,提交的报名信息才有效。 6、报考人员的资格审查在复试时进行,对不符合报考条件的考生我院将取消其复试资格。

【CN109676147A】金属合金粉末制备装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910161526.0 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 孟召阳 地址 071400 河北省保定市蠡县辛兴镇北 沙口村 (72)发明人 王书杰 孟静 孟召阳  (51)Int.Cl. B22F 9/10(2006.01) (54)发明名称金属合金粉末制备装置(57)摘要本发明公开了一种金属合金粉末制备装置,涉及增材制造或者粉末冶金技术领域。所述装置包括从上到下设置的吸气熔炼室、制粉室、粉体暂存室以及二次粉碎球化室。本发明所述装置采用高压活性气氛环境下熔炼高温金属合金,来降低其熔点和界面张力,并提高金属合金熔体的流动性。通过高压活性气氛触发高压喷射,并经过离心雾化制备金属合金粉末。然后经过初次射频等离子加热,在活性元素析出动力作用下使高温金属合金粉末再次破碎,最后在经过二次射频等离子加热使得破碎的粉末熔化并球化,同时除去活性元素。所述装置具有产率高、粉体颗粒成分均匀、球形度高、 颗粒尺寸小且流动性好的特点。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 109676147 A 2019.04.26 C N 109676147 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109676147 A 1.一种金属合金粉末制备装置,其特征在于:包括从上到下设置的吸气熔炼室(1)、制粉室(2)、粉体暂存室(3)以及二次粉碎球化室(4),所述吸气熔炼室(1)内设置有所述水冷铜坩埚(8),所述水冷铜坩埚(8)的外周设置有主加热感应线圈(7),所述吸气熔炼室(1)的底部设置有与所述制粉室(2)相连通的熔体喷嘴(12),所述熔体喷嘴(12)内设置有熔体喷嘴加热器(11),固态储气室(5)通过注气管(5-1)与所述吸气熔炼室(1)相连通,所述固态储气室(5)内设置有固态储气原料(6),且所述固态储气室(5)上设置有储气室加热器(5-2);所述熔体喷嘴(12)的下侧的制粉室(3)内设置有离心雾化转盘(13),所述离心雾化转盘(13)的下方设置有等离子电极(14),用于对所述离心雾化转盘(13)进行加热,所述制粉室(2)的外侧设置有转盘驱动装置,用于驱动所述转盘转动;所述制粉室(2)的下端通过第一连通管与所述粉体暂存室(3)相连通,且所述第一连通管上设置有第一阀门(16),所述粉体暂存室(3)的下端通过第二连通管与所述二次粉碎球化室(4)的上端相连通,且所述第二连通管上设置有第二阀门(17),所述二次粉碎球化室(4)内从上到下设置有第一射频线圈(19)和第二射频线圈(20),所述第一射频线圈(19)和第二射频线圈(20)分别产生第一射频等离子体(18)以及第二射频等离子体(21),所述第一等离子体(18)和第二等离子体(21)依次对降落的金属合金粉末进行作用,抽真空系统(24)通过管路与所述二次粉碎球化室(4)相连通。 2.如权利要求1所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述吸气熔炼室(1)内设置有红外测温仪(26),用于对所述水冷铜坩埚(8)内的熔体进行测温。 3.如权利要求1所述的金属合金粉末的制备装置,其特征在于:所述熔体喷嘴(12)的内孔与离心雾化转盘(13)的边缘相内切。 4.如权利要求1所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述制粉室(2)上设置有与外侧相连通的第三连通管,所述第三连通管上设置有第三阀门(25)。 5.如权利要求1所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述固态储气原料(6)为通过加热易于释放出活性气体的材料。 6.如权利要求5所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述固态储气原料(6)为氢化钛、氢化铝、氢化锂和/或氢化铝锂。 7.如权利要求1所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述的金属合金为钛合金和/或镍合金。 8.如权利要求1所述的金属合金粉末制备装置,其特征在于:所述第一射频线圈 (19)与第二射频线圈 (20)之间存在二次粉碎约束罩(22),用于防止初次雾化粉(15)破碎到处飞溅。 2

金属多孔材料的制备及应用_于永亮

金属多孔材料的制备及应用 于永亮,张德金,袁勇,刘增林 (粉末冶金有限公司) 摘要:在归纳分析目前国内外各种制备多孔材料新技术的基础上,阐述了多孔材料在过滤、电极材料、催化载体、消音材料、生物和装饰材料方面应用及未来发展前景。 关键词:多孔材料功能结构制备方法金属加工 0前言 多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点,其应用范围远远超过单一功能的材料。近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。目前,金属多孔材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。从20世纪中叶开始,世界科技较发达国家竞相投入到多孔金属材料的研究与开发之中,并相继研发了各种不同的制备工艺。 1金属多孔材料的制备工艺 1.1粉末冶金(PM)法[1] 该方法的原理是将一种或多种金属粉末按一定的配比混合均匀后,在一定的压力下压制成粉末压坯。将成形坯在烧结炉中进行烧结,制得具有一定孔隙度的多孔金属材料。或不经过成形压制,直接将粉末松装于模具内进行无压烧结,即粉末松装烧结法。 1.2纤维烧结法[2] 纤维烧结法与粉末冶金法基本类似。用金属纤维代替金属粉末颗粒,选取一定几何分布的金属纤维混合均匀,分布成纤维毡,随后在惰性气氛或还原性气氛保护的条件下烧结制备金属纤维材料。该法制备的金属多孔材料孔隙度可在很大范围内调整。 作者简介:于永亮(1981-),男,2006年7月毕业于中南大学粉末冶金专业。现为莱钢粉末冶金有限公司技术科助理工程师,主要从事生产技术及质量管理工作。1.3发泡法[3] 1)直接吹气法。对于制备泡沫金属,直接吹气法是一种简便、快速且低耗能的方法。 2)金属氢化物分解发泡法。这种方法是在熔融的金属液中加入发泡剂(金属氢化物粉末),氢化物被加热后分解出H2,并且发生体积膨胀,使得液体金属发泡,冷却后得到泡沫金属材料。 3)粉末发泡法。该方法的基本工艺是将金属与发泡剂按一定的比例混合均匀,然后在一定的压力下压制成形。将成形坯经过进一步加工,如轧制、模锻等,使之成为半成品,然后将半成品放入一定的钢模中加热,使得发泡剂分解放出气体发泡,最后得到多孔泡沫金属材料。 1.4自蔓延合成法[4] 自蔓延高温合成法是一种利用原材料组分之间化学反应的强烈放热,在维持自身反应继续进行的同时产生大量孔隙的材料合成方法。该方法放热反应可迅速扩展(即自蔓延),在极短时间内即可完成全部燃烧反应。同时因为反应时的温度高,故容易得到高纯度材料。这种方法主要是依靠反应过程中产生的液体和气体的运动而得到多孔结构,因此其孔隙大多是相互连通的,采用这种方法制备的多孔材料孔隙度可达到60%以上。然而,由于在自蔓延高温合成过程中,其热量释放和反应过程过于剧烈,容易导致材料的变形和开裂,同时不利于材料的孔结构控制和近净成形。 1.5铸造法[5] 1)熔模铸造法。熔模铸造法是先将已经发泡的塑料填入一定几何形状的容器内,在其周围倒入液态耐火材料,在耐火材料硬化后,升温加热使发泡塑料气化,此时模具就具有原发泡塑料的形状,将液态金属浇注到模具内,在冷却后把耐火材料与 36 莱钢科技2011年6月

纳米金属粉末制备方法综述

摘要纳米粉末具有特殊性质, 并在各个领域得到广泛应用。本文详细介绍了制备纳米粉末的方法, 如机械法、物理法和化学法,和这些方法的原理、技术特点、研究进展和局限性。最后提出目前仍需解决的一些问题并对纳米金属粉末新的制备方法做出展望。 关键词纳米粉末;制备方法;机械法;物理法;化学法 一.绪论 超细粉末的概念于20世纪60年代提出,粉末的粒度一般要求小0.1um( 100nm),即在1~ 100nm间,故超细粉末又称作纳米粉末。由于纳米微粒本身的结构与常规材料不同,所以具有许多新奇的特性。比如纳米金属粉末就具有不同普通材料的光、电、磁、热力学和化学反应等方面的奇异性能, 是一种重要的功能材料,具有广泛的应用前景。现已在国防、化工、轻工、航天、冶金等领域得到重要应用,因而引起了人们的注意。80年代以来, 纳米粉末作为一种新型材料,已引起了各国政府及科学家的极大重视,美国、日本、西欧等发达国家都将其列入发展高技术的计划中,投入了相当的人力和物力,例如美国的“星球大战”计划、西欧各国的“尤里卡”计划、日本 1981 年开始实施的“高技术探索研究”计划以及我国的“863”计划,都列入了纳米材料的研究和开发。目前一些纳米粉末,如钛酸钡、氮化硅、氧化锆等已经实现了商品化。我国在纳米粉末研究方面起步较晚,80年代后期才开始比较系统的研制开发。近年来取得一些成效,特别是一些大学和研究所在理论研究和实验室规模中试水平上有了较大的发展。但总的说来,我国在这一领域与世界先进水平相比, 仍有一定差距。本文将重点介绍目前已研究的纳米粉末的制备方法。 二.方法综述 2.1机械法 机械法就是借助于机械力将大块金属破碎成所需粒径粉末的一种加工方法。按照机械力的不同可将其分为机械冲击式粉碎法、气流磨粉碎法、球磨法和超声波粉碎法等。目前普遍使用的方法还是球磨法和气流磨粉碎法,其优点是工艺简单、产量大,可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的超细纳米粉末。 2. 1. 1球磨法 球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速率下因产生变形而破碎细化的机理。其优点是对物料的选择性不强,可连续操作,生产效率高,适用于干磨、湿磨,可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是在粉末制备过程中分级比较困难。 2. 1. 2气流磨粉碎法 气流磨粉碎法是目前制备磁性材料粉末应用最广的方法。具体的工艺过程为:压缩气体经过特殊设计的喷嘴后,被加速为超音速气流,喷射到研磨机的中心研磨区,从而带动研磨区内的物料互相碰撞,使粉末粉碎变细;气流膨胀后随物料上升进入分级区,由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料,其余粗粉返回研磨区继续研磨, 直至达到要求的粒度被分出为止。整个生产过程可以连续自动运行,并通过分级轮转速的调节来控制粉末粒径大小(平均粒度在3~ 8 μ m)。气流磨粉碎法适于大批量工业化生产,工艺成熟。缺点是在金属粉末的生产过程中,必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源,耗气量较大;只适合脆性金属及合金的破碎制粉。

金属学原理重要知识点

1.配位数:直接同中心离子(或原子)配位的原子数目叫中心离子(或原子)的配位数 2..粗糙界面:液固两相之间的界面从微观上来看是高低不平的,存在几个原子层厚度的过渡层,在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据,由于过渡层很薄,所以,从宏观上来看,界面反而显得平直,不出现曲折小平面,这类界面又称非小平面界面。 3. 交滑移:两个或两个以上的滑移面沿同一滑移方向进行交替滑移的过程 4. 有效分配系数:结晶过程中固体在相界处的浓度比上此时余下液体的平均浓度。 5. 应变时效:低碳钢拉伸时,若在超过下屈服点以后卸载并立即重新拉伸,则拉伸曲线不出现屈服点;若卸载后放置一段时间或在200℃左右加热后再进行拉伸,则屈服现象又复出现,且屈服应力进一步提高。这种现象通常称为应变时效。 6. 过冷度:相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变,平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度 7. 形变组织:金属在合金塑性变形时,由于各晶粒的转动,当形变量很大时,各晶粒的取向会大致趋于一致,形变中的这种组织状态叫做形变织构 8. 动态过冷度:能保证凝固速度大于融化速度的过冷度称为动态过冷度 9. 加工硬化:随着塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象,即强度和硬度升高,塑性和韧性降低。 10. 上坡扩散:由低浓度向高浓度进行的扩散 11. 割阶: 位错线上垂直于原位错滑动面的曲折部分12. 伪共晶:在非平衡凝固条件下,某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织,这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶 13. 柯氏气团:溶质原子与位错的交互作用,溶质原子将偏聚在位错线附近以降低体系的畸变能形成溶质原子气团。 1、金属的退火处理包括哪三个阶段?简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化 答:退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段;再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程; 晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。 在回复阶段,由于不发生大角度晶界的迁移,所以晶粒的形状和大小与变形态的相同,仍保持着纤维状或扁平状,从光学显微组织上几乎看不出变化。在再结晶阶段,首先是 在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心,然后逐渐消耗周围的变形基体而长大,直到形变组织完全改组为新的、 无畸变的细等轴晶粒为止。最后,在晶界表面能的驱动下,新晶粒互相吞食而长大, 从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸,称为晶粒长大阶段。 2、简述影响固体中原子和分子扩散的因素有哪几方面? 答:1、温度;2、固溶体类型;3、晶体结构;4、晶体缺陷;5、化学成分;6、应力的作用 3 、原子间的结合键共有几种?各自特点如何?(5 分)a 1、化学键包括:金属键:电子共有化,既无饱和性又无方向性 离子键:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且无方向性, 无饱和性 共价键:共用电子对;饱和性;配位数较小,方向性 2、物理键如范德华力,系次价键,不如化学键强大 3、氢键:分子间作用力,介于化学键与物理键之间,具有饱和性 4、写出菲克第一定律的数学表达式,并说明其意义,简述影响扩散的因素。

金属粉末的制备方法及基本原理(2)

金属粉末的制备方法及基本原理 1 引言金属粉末尺寸小 ,比表面积大 ,用其制得的金属零部件具有许多不同于常规材料的性质 , 如优良的力学性能、特殊的磁性能、高的电导率和扩散率、高的反应活性和催化活性等。这些特殊性质使得金属粉末材料在航空航天、舰船、汽车、冶金、化工等领域得到越来越广泛的应用。 2 金属粉末的制备方法 2.1机械法机械法就是借助于机械力将大块金属破碎成所需粒 径粉末的一 种加工方法。按照机械力的不同可将其分为机械冲击式粉碎法、气流磨粉碎法、球磨法和超声波粉碎法等。目前普遍使用的方法还是球磨法和气流磨粉碎法 ,其优点是工艺简单、产量大,可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的纳米粉末。 2.1.1球磨法 球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速率下因产生变形而破碎细化的机理。其优点是对物料的选择性不强 ,可连续操作 ,生产效率高 ,适用于干磨、湿磨,可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是在粉末制备过程中分级比较困难 [3] 。 2.1.2气流磨粉碎法 气流磨粉碎法是目前制备磁性材料粉末应用最广的方法。具体的工艺过程为 : 压缩气体经过特殊设计的喷嘴后 , 被加速为超音速气流 , 喷射到研磨机的中心研磨区 , 从而带动研磨区内的物料互相碰撞 , 使粉末粉碎变细 ; 气流膨胀后随

物料上升进入分级区 , 由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料 , 其余粗粉返回研磨区继续研磨 , 直至达到要求的粒度被分出为止。整个生产过程可以连续自动运行 , 并通过分级轮转速的调节来控制粉末粒径大小(平均粒度在 3~ 8 μm)。气流磨粉碎法适于大批量工业化生产 , 工艺成熟。缺点是在金属粉末的生产过程中 , 必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源 , 耗气量较大; 只适合脆性金属及合金的破碎制粉。 2.2物理法 物理法一般是通过高温、高压将块状金属材料熔化 , 并破碎成细小的液滴, 并在收集器内冷凝而得到金属粉末 , 该过程不发生化学变化。目前研究和使用最多的物理法主要有等离子旋转电极法和气体雾化法。 2.2.1 等离子旋转电极法等离子旋转电极法的原理是将金属或合金制成特定规格的棒料 , 然后装入旋转模腔 ,再将等离子枪移至棒料前 , 在等离子束的作用下 , 棒料端部开始熔化 , 形成的液体受到离心力和液体表面张力的双重作用,被破碎成液滴飞离电极棒 ,最终冷凝成球形金属粉末 [4] 。该方法根据电极转速和等离子弧电流的大小调节控制粉末粒径。优点是所得粉末球形度好 , 氧含量低 ; 缺点是粉末不易制取 , 每批次的材料利用率不高。 2.2.2气体雾化法气体雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之一。气体雾化的基本原理是用高速气流将液态金属流破

金属粉末的制备方法及基本原理

金属粉末的制备方法及基本原理 金属粉末的制备方法及基本原理摘要制取粉末是粉末冶金的第一步。为了满足对粉末的各种要求,也就要有各种各样生产粉末的方法,机械法、物理法、物理化学法等超细金属粉末的制备方法,还原和机械法是制备金属粉末的基本方法关键词金属粉末的制备,机械研磨法,雾化法,还原法,电解法制取粉末是粉末冶金的第一步。为了满足对粉末的各种要求,也就要有各种各样生产粉末的方法,这些方法不外乎使金属、合金或者金属化合物从固态、液态或气态转变成粉末状态。在冶金制品生产时,其选择主要取决于以下两个因素:粉末的性能和最低的成本。是为能否制取一定物理机械性能和其它特殊性能的制品。主要取决于金属粉末的性能。从过程的实质来看,现有制粉方法大体上可归纳为两大类,即机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械地粉碎,而化学成分基本上不发生变化;物理化学法是借助化学的或物理的作用,改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的。粉末的生产方法很多,从工业规模而言,应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法;而气相沉积法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要。 一机械研磨法固态金属的机械粉碎既是一种独立的制粉方法,又常作为某些制粉方法不可缺少的补充工序。因此,机械粉碎法在粉末生产中占有重要的地位机械研磨主要用来:粉碎脆性金属和合金,如锑、锰、铬、高碳铁、铁合金等以及研磨还原海绵状金属块或电解阴极沉积物;可以研磨经特殊处理后具有脆性的金属和合金,例如,研磨冷却处理后的铅以及加热处理后的锡;如钛经氢化处理后,进行研磨,最后脱氢可以制取细粒度的高纯钛粉下面主要以球磨为例讨论机械研磨的规律。1 球磨机转速慢时,球和物料沿筒体上升至自然坡度角,然后滚下,称为泻落。这时物料的粉碎主要靠球的摩擦作用2 球磨机转速较高时,球在离心力的作用下,随着筒体上升至比第一种情况更高的点平衡,这时物料不仅靠球与球之间的摩擦作用,而主要靠球落下时的冲击作用而被粉碎,其效果最好继续增加球磨机的转速,当离心力超过球体的重力时,紧靠衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转,此时物料的粉碎作用将停止。影响球磨的因素:1 球磨筒的转速;2 装球量在一定范围内增加装球量能提高研磨效率。在转速固定时,装球量过少,球在倾斜面上主要是滑动,使研磨效率降低;3 球料比,在研磨中还要注意球与料的比例。料太少,则球与球间碰撞加多,磨损太大;料过多,则磨削面积不够,不能很好磨细粉末,需要延长研磨时间,能量消耗增大。4 球的大小,球的大小对物料的粉碎有很大影响。如果球的直径小,球的质量轻,则对物料的冲击力弱;但球的直径太大,则装球的个数太少,因而撞击次数减少,磨削面积减小,也使球磨效率降低。 5 研磨介质,物料除了在空气介质中干磨外,还可在液体介质中进行湿磨,后者在硬质合金、金属陶瓷及特殊材料的研磨工艺中常被采用。 二雾化法雾化法属于机械制粉法,直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法,应用较广泛,生产规模仅次于还原法。雾化法又称喷雾法,可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、铁等金属粉末,也可制取黄铜、合金钢、高速钢、不锈钢等预合金粉末。制造过滤器用的青铜、不锈钢、镍的球形粉末目前几乎全是采用雾化法生产。雾化法包括:二流雾化法,水雾化;离心雾化法,分旋转圆盘;其他雾化法,如真空雾化、油雾化等。下面主要讨论气体雾化和水雾化,并简要介绍离心雾化法二流雾化法雾化过程原理:二流雾化法是用高速气流或高压水击碎金属液流的,而机械粉碎法是借机械作用破坏固体金属原子间的结合,所以雾化法只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成粉末,因而雾化过程所需消耗的外力比机械粉碎法小得多。从能量消耗这一点来说,雾化法是一种简便的经济的粉末生产方法。根据雾化介质(气体、水)对金属液流作用的方式不同,雾化具有多种形式:平行喷射,气流与金属液流平行;垂直喷射,气流或水流与金属液流互呈垂直方向,这样喷制的粉末较粗,常用

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备方 法 Newly compiled on November 23, 2020

金属基复合材料的制备技术 摘要:现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高,使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化,集优点于一身,具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度,且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性,是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词:复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文: 一:复合材料简介 复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二:金属基复合材料简介

金属粉末制备方法分类及其基本原理

金属粉末制备方法分类及其基本原理 摘要简要介绍了金属粉末的制备方法。由机械法和物理化学法两大类方向具体介绍。同时简述了各种金属粉末制备方法的基本原理。 关键词金属粉末;制备;分类;原理 1 引言: 金属及其化合物的粉末制备目前已发展了很多方法,对于这些方法的分类也有若干种。根据原料的状态可分为固体法、液体法和气体法;根据反应物的状态可分为湿法和干法;根据生产原理可分为物理化学法和机械法。一般来说在物理化学方法中最重要的方法为还原法、还原-化合法和电解法;在机械法中最主要的方法则是雾化法和机械粉碎法。金属粉末的生产方法的选择取决于原材料、粉末类型、粉末材料的性能要求和粉末的生产效率等。随着粉末冶金产品的应用越来越广泛,对粉末颗粒的尺寸形状和性能的要求越来越高,因此粉末制备技术也在不断地发展和创新,以适应颗粒尺寸和性能的要求。 2 金属粉末的制备方法: 2.1 物理化学法: 2.1.1 还原法: 金属氧化物及盐类的还原法是一种应用最广泛的粉末制备方法。可以采用固体碳还原铁粉和钨粉,用氢或分解氨制取钨、钼、铁、铜、钴、镍等粉末;用转化天然气和煤气可以制取铁粉等,用纳、钙、镁等金属作还原剂可以制取钽、铌、钛、锆、钍、铀等稀有金属粉末。金属氧化物及盐类的还原法基本原理为,所使用的还原剂对氧的亲和力比氧化物和所用盐类中相应金属对氧的亲和力大,因而能够夺取金属氧化物或盐类中的氧而使金属被还原出来。由于不同的金属元素对氧的作用情况不同,因此生成氧化物的稳定性也不大一样。可以用氧化反应过程中的△G的大小来表征氧化物的稳定程度。如反应过程中的△G值越小,则表示其氧化物的稳定性就越高,即其对氧的亲和力越大。 其优点是操作简单,工艺参数易于控制,生产效率高,成本较低,适合工业化生产;缺点是只适用于易与氢气反应、吸氢后变脆易破碎的金属材料。 2.1.2 金属热还原和还原化合法: 金属热还原是,被还原的原料可以是固态的、气态的,也可以是熔盐。后二者相应的又具有气相还原和液相沉淀的特点。金属热还原剂法在工业上比较常用的有:用钙还原TiO2、ThO2、UO2等;用镁还原TiCl4、ZrCl4、TaCl5等;用钠还原TiCl4、ZrCl4、K2ZrF6、K2TaF7等;用氢化钙(CaH2)共还原氧化铬和氧化镍制取镍铬不锈钢粉。 还原化合法是指用碳、碳化硼、硅、氮与难熔金属氧化物的作用而得到碳化物、硼化物。

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