发布时间 : 星期一 文章粉末冶金基本知识篇更新完毕开始阅读
2）金属液过热温度：在雾化压力和喷嘴相同时，金属液过热温度愈高，细粉末产出率愈高，愈容易得球形粉末。
3）金属液流股直径：当雾化压力与其他工艺参数不变时，金属液流股直径愈细，所得细粉末也愈多。 （3）其他工艺因素
1）喷射参数：金属液流长度、喷射长度、喷射顶角等对不同的体系，适当的喷射顶角一般都通过试验确定。
2）聚粉装置参数的影响：液滴飞行路程较长，有利于形成球形颗粒，粉末也较粗。
气雾化和水雾化的区别：
粉末形状：气雾化容易获得球形粉末。水雾化获得粉末表面张力较小的呈土豆状或不规则形状，只有那些表面张力较大的合金，例如镍基合金，才能得到球形合金粉末。 化学成分：不论是采用水雾化还是采用气雾化，制作出的合金粉末的化学成份不会因为制作方法的不同而产生差异。 金相组织：采用气雾化制作的合金粉末，合金的过冷度要比采用水雾化制作的小许多，所以相同的化学成份，采用不同的雾化方法制出的合金粉末的金相组织会不一样。
另外，对于水雾化而言，由于金属液滴冷却速度快，粉末表面氧化大大减少，可以用于制取铁、低碳钢等。但目前还不适用于活性很大的金属或合金、超合金等。且，由水雾化制取铁粉和合金钢粉工艺中发现：由于水比气体的粘度大且冷却能力强，水雾化法特别适用于熔点较高的金属与合金以及制造压缩性好的不规则形状粉末。 2.离心雾化法
利用机械旋转的离心力将金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。 3.快速冷凝技术（RST） 主要特点：
（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析； （2）急冷可增加合金的固溶能力；
（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；
（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；
（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。 第七节：机械粉碎法
定义：利用机械力将金属或其它材料破碎制取末的方法。是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的方法。 机械粉碎法的四种基本形式：压碎、击碎、磨碎和剪切。
注意：虽然所有的金属和合金都可以被机械地粉碎，但实践证明，机械研磨比较适用于脆性材料。研磨塑性金属和合金制取粉末的有旋涡研磨、冷气流粉碎。 球磨的基本规律：几种研磨机中用得 最多的是球磨机，而滚动球磨机又是最基本的。它是最简单的方法，最简单的设备，最有效有方法之一。仅需要球、材料（干、湿）和球磨筒。
球磨粉碎物料的作用（压碎、击碎和磨削）主要取决于球和物料的运动状态，而球和物料的运动又取决于球磨筒的转速。球和物料的运动有三种基本情况：泻落、抛落和临界转速。 影响球磨的因素：（P114—116）
a、球料比：一般在球体装填系数0.4-0.5时，装球量应以填满球间的空隙稍掩
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盖住球体表面为原则； b、球体直径（大小）：选择范围：d<=(1/18~1/24)D。实践中，球磨铁粉一般选用10~20nm大小的钢球；球磨硬质合金混合料，选择5~10nm大小的硬质合金球。 c、研磨介质：空气、液体。干磨湿磨（水, 乙醇等）
表面活性剂—有利于裂纹扩展；
d、球磨筒的转速：n工=0.6n临界使球产生滚动研磨较细物料；如果物料较粗、性脆，需要冲击时，可选用n工=0.7-0.75n临界的转速；
e、装球量：一般球磨机的装填系数（装球体积和球磨筒体积比）0.4-0.5为宜； f、被研磨物料的性质：脆性、延性粉末破碎不同。 球磨的强化：振动球磨、搅动球磨
其他机械粉碎法：旋涡研磨、冷气流粉碎 第八节：超细金属粉末及其制取
超细颗粒：粒径小于0.1μm而必须用电子显微镜才能看见的颗粒。 超细金属粉末：许多单个超细金属颗粒的聚合体。 超细金属粉末的制取方法：
1、物理法：物理气相沉积法、电子束法等
2、化学法：气体还原法、等离子化学气相沉积法等 3、物理化学法：真空电弧等离子射流蒸发反应法等
其它制粉方法：Sol－Gel法制取超细粉末、纳米粉末、氧化铝、氧化锆等金属氧化物粉末。
例：若制取多孔状、球状、树枝状粉末及超细粉末，应分别采用何种制粉方法，为什么?
第二章：粉末性能及其测定
第一节：粉末及粉末性能
固态物质按分散程度不同分成致密体、粉末体和胶体三类。>1mm ----致密体或常说的固体；0.1μm -1mm ----粉末体或简称粉末；<0.1μm ----胶体。 一、粉末颗粒与粉末体：
粉末颗粒：晶粒或多晶聚合体
粉末体：简称粉末，是由大量的粉末颗粒组成的一种分散体系，其中的颗粒彼此可以分离，或者说，粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。 粉末颗粒表现出流体性质，粉末越细，流动性质越明显。 二、粉末颗粒： 1.颗粒聚集状态
? 粉末聚集状态：二次颗粒、团粒和絮凝体。
? 单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。
? 二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒，其中的原始颗粒就称为一次颗粒。
? 团粒：由单颗粒或二次颗粒依靠范德华引力的作用下结合而成的粉末颗粒，易
于分散。
? 絮凝体：用溶胶凝胶方法制备的粉末，在粉末悬浊液中，由单颗粒或二次颗粒
结合成的更松软的聚集颗粒。
注：一次颗粒往往不能单独存在而聚集在一起，聚集力主要是物理作用力，而非强化学健结合。一次颗粒之间形成一定的粘结面，在二次颗粒内存在一些微细的空隙。一次颗粒或单颗粒可能是单晶颗粒，而更普遍情况下是多晶颗粒，但晶粒间不存在空隙。一次颗粒粒度测定, 惰性气体表面吸附方法BET二次颗粒粒
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度测定, x-ray, opticalmicroscope, TEM, SEM 2.颗粒结晶构造和表面状态 1）颗粒结晶构造
? 颗粒的内部结构与颗粒的外部结构比较，颗粒的内部结构非常复杂。 ? 多晶颗粒通常的粉末只能制得多晶颗粒，用RST快速冷凝技术可制备单晶颗粒或准晶、非晶粉末颗粒。
? 缺陷：表面缺陷，加工硬化，内空隙。畸变，杂质，裂纹、亚结构、第二相、合金元素，吸附物。
2）颗粒表面状态：内表面、外表面，内表面远比外表面复杂、丰富。 ? 外表面：颗粒表面所有宏观的凸起和凹进的部分以及宽度大于深度的裂隙。 ? 内表面：深度超过宽度的裂隙、微缝以及与颗粒外表面相通的孔隙、空腔等的壁面，不包括封闭在颗粒内的潜孔。 三、粉末性能 粉末性能分类：
（1）单颗粒性能（质）
由材质决定：点阵类型、理论密度、熔点、电磁性能?? 由制粉方法决定：粒度、形状、有效密度?? （2）粉末体性能（质）：单颗粒性能+粒度组成、平均粒度、比表面、振实密度、松装密度、流动性、压制性能??
（3）粉末孔隙特性：总孔隙、颗粒间孔隙、颗粒内孔隙、孔隙的开闭性、孔隙大小、形状等。
最常见的性能分类体系：化学性能（成分）、物理性能、工艺性能。
1.化学成分：化学性质主要指粉末的化学组成包括主要金属的含量和杂质的含量。 ●主要成分（如铁粉中的Fe）含量—对粉末性能有决定影响；
●化学组成还包括杂质的种类和含量—对粉末性能也有重要影响。 粉末中的杂质主要指：
1.与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分:Fe-C， Fe-Ni，W-Mo等。
2.从原料和粉末生产过程中带进的机械夹杂:主要为非金属类机械夹杂物： Si、Al氧化物、硅酸盐等。
3.粉末表面吸附水，氧，空气。
4.制粉过程中带进的杂质：电解、雾化、气体还原粉末中的C、N、H、O等。 针对不同成分，有多种分析方法：传统的化学滴定法、燃烧法、溶解法、荧光分析法、能谱分析法等。 粉末氧含量测定： ●氢损值（P125）（可被H还原氧含量测定）：用氢还原，计算粉末还原前后的重量变化。适用于工业铁、铜、钨、镍、钴等粉末。
氢损值=（A-B）/（A-C）x 100%A—粉末（5克）加烧舟的质量；B—氢气中煅烧后残留物加烧舟的质量；C—烧舟的质量
注：对金属粉末中可被氢还原的氧化物的氧含量的估算：
1.SiO2、CaO、Al2O3不被氢还原：实际氧含量高于测得氧含量 2.粉末有脱碳、脱硫反应及金属挥发：实际氧含量低于测得氧含量 ●酸不溶物法
原理：粉末试样用某种无机酸（铜用硝酸，铁用盐酸）溶解，将不溶物沉淀和过滤出来，在980下煅烧1h后称重，再按下列公式计算酸不溶物含量：
铁粉盐酸不溶物=A/B×100% 式中A-盐酸不溶物的克数；B-粉末试样的克数。
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铜粉硝酸不溶物=（A-B）/C×100% 式中A-硝酸不溶物的克数；B-相当于锡氧化物的克数；C-粉末试样的克数。
2.物理性能：颗粒形状及结构、颗粒大小及粒度组成、比表面积、颗粒密度、颗粒硬度、熔点、热学、电学、磁学、光学性质等。
（1）颗粒形状：主要由制粉方法和制粉决定，同时也与物质的分子或原子排列的结晶几何学因素有关。
某些特定形状的粉末只能通过特定的方法生产：
球形粉末-雾化法、多孔粉末-还原法、树枝状粉末-电解法、片状粉末-研磨法
颗粒形状对粉末的工艺性能以及压坯和烧结体强度有显著影响。 （2）颗粒密度
●真密度: 颗粒质量除去开孔和闭孔的颗粒体积去除得的商值，粉末材料理论密度D1 。
●有效密度（比重瓶密度）：包含闭孔隙在内的密度D2
●似密度（表观密度）: 包含开、闭孔隙在内的粉末密度D3
D1= m/（V-V孔）= m/（V-V开-V闭） D2= m/（V-V开） D3= m/ V V—颗粒总体积； V孔—孔隙体积；V开、V闭—开、闭孔体积
D3 （3）显微硬度 ●不同方法生产同一种金属的粉末，显微硬度是不同。粉末纯度越高，硬度越低，粉末退火降低加工硬化程度、减少氧、碳等杂质含量后，硬度降低。 ●硬度对粉末的压制性能有重要影响，模压成形时对模具的寿命影响显著。 3.工艺性能：松装密度、振实密度、流动性、压缩性与成型性。主要取决于粉末的生产方法和粉末的处理工艺（球磨、退火、加润滑剂、制粒等）。 （1）松装密度和振实密度 松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量g/cm3。 测量方法: 流量法，粉末自由落下 影响因素: a. 粒度: 粒度小，松装密度小； b. 颗粒形状：形状复杂，松装密度小，松装密度从大到小排列：球形粉＞类球形＞不规则形＞树枝形 c. 表面粗糙度 d. 粒度分布：细粉比例增加，松装密度减小;粗粉中加入适量的细粉，松装密度增大。 振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经过振动敲打后测得的粉末密度。 振动使粉末颗粒堆积紧密，但粉末体内仍存在大量的孔隙。孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。 孔隙振实密度与粉末体中的孔隙：粉末体中的孔隙包括颗粒之间的空隙和颗粒内更小的空隙。 θ＝1－ρ/ρ理 ρ—松装密度，ρ理—材料的理论密度或颗粒真密度。 ρ/ρ理称为粉末体的相对密度，用d 表示，其倒数，β＝1/d称为相对体积。孔隙度与相对密度和相对体积的关系为：θ＝1－d 和θ＝1－1/β 由大小相同的规则球形颗粒组成的粉末的孔隙度： θ＝0.476，最松散的堆积 θ＝0.259，最紧密的堆积 如果颗粒的大小不等，较小的颗粒填充到大颗粒的间隙中，孔隙度将降低；颗粒形状影响孔隙度，形状越复杂，孔隙度越大； （2）流动性：一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间：s/50 g 8