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1、現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)第二章粉末霧化技術(shù)粉末霧化技術(shù)概況商業(yè)化的粉末霧化技術(shù)霧化粉末特性粉末霧化模型及機(jī)制概況粉末霧化概念Thedispersionofamoltenmetalintoparticlesbyarapidlymovinggasorliquidstreamorbymechanicalmeans分類：按破碎方式：雙流霧化（氣、水、油）；真空霧化；旋轉(zhuǎn)電極霧化、機(jī)械力霧化（旋轉(zhuǎn)盤、軋輥（roller)、旋轉(zhuǎn)杯（spinningcup))商業(yè)化粉末霧化技術(shù)雙流霧化：水霧化：起源：1872年Marriott（英國(guó)）發(fā)明蒸汽熔化金屬并霧化；1950’s英國(guó)PMLtd.發(fā)明霧化噴嘴，制
2、備有色金屬；1954英國(guó)B.S.A.CoLtd和瑞典Hoganas生產(chǎn)水霧化鐵粉自由落體式（Free-fallmode)水霧化霧化噴嘴環(huán)縫式噴嘴（annularringnozzle)分離式噴嘴（discretemultiplenozzles)水霧化影響參數(shù)工藝特性：水霧化工藝條件粒度分布：10~300um；冷卻速度：103~105?C油霧化1980’sSumitomoMetals發(fā)明，主要用來(lái)制備低氧含量粉末。優(yōu)點(diǎn)：雜質(zhì)含量低：O(<0.01%)缺點(diǎn)：C含量不易控制；多生產(chǎn)高碳鋼粉末粉末粒度：~70um氣霧化1920’s發(fā)明空氣霧化，二戰(zhàn)期間德國(guó)開始采用雙流空氣霧化生產(chǎn)鋼粉工藝裝
3、置可利用水霧化的自由落體式，但多采用限制式，能量利用率高；噴嘴可采用環(huán)縫式和分離式。氣霧化制粉的基本工藝條件粉末粒度：50~300um真空霧化含過飽和溶度氣體的金屬熔體在氣壓作用下噴入真空腔體中。H22H(dissolvedinM)H含量0.0001~0.001w/o;氣體壓力：1~3MPa;粉末粒度：40~70um(1~500um);冷卻速度：~102?C/s旋轉(zhuǎn)電極霧化1963年NuclearMetalsInc.發(fā)明；主要用來(lái)生產(chǎn)球形、高活性、無(wú)污染粉末，如Ti合金粉；粉末粒度：200um(50~400um);冷卻速度：<102?C/s；轉(zhuǎn)速：1570~2100rps局限：過
4、熱度小，不宜生產(chǎn)熔點(diǎn)范圍寬的合金。細(xì)粉末霧化制備技術(shù)：細(xì)粉末定義：<20um;細(xì)粉末的意義：快速凝固粉末的研究與商業(yè)化需要；粉末注射成形需要（5~15um)；細(xì)粉末改善燒結(jié)性能；熱噴涂用；復(fù)合材料、電磁、催化劑、醫(yī)藥、導(dǎo)電塑料等用途。高壓水霧化水壓：100~150MPa；粉末粒度：15umdm=114P-0.58(conical)dm=68P-0.56(V-shaped)高壓氣霧化層流霧化：?=0；利用氣體的純剪切作用破碎金屬熔體；粉末粒度可達(dá)10um以下緊耦合式霧化噴嘴：充分利用氣體能量；氣體壓力：10~20MPa;粉末粒度：10~20um；噴嘴口壓力vs氣體壓力噴嘴口壓力越小
5、，粉末越細(xì)霧化粉末特性粉末顆粒特性的表征顆粒形狀粉末粒度粉末粒度分布、中位徑dm粉末顆粒表面粗糙度水霧化粉末顆粒特性A.粉末粒度與粒度分布影響因素：水速、金屬液流量、水壓、熔體過熱度、噴嘴形狀等水、金屬液流量dm=f(Vm/VL)Vm:金屬液流量；VL:水流量；水壓dm=ln(P/A)n;dm=KP-n;熔體過熱度影響金屬熔體粘度和表面張力：Zn:過熱度從100增至300°C,dm從150降至100um;Co基合金：過熱度增加150°C，dm減少13.5%;提高過熱度可防止噴嘴處堵嘴（Freeze-up).噴嘴形狀噴射角越大，dm越小水噴射速度dm=(5500/Vm)粉末顆粒形狀
6、粉末顆粒形狀主要決定于：金屬液滴在表面張力作用下球化的時(shí)間：0.1~10usfor100um金屬液滴凝固的時(shí)間：100~1000us實(shí)際影響因素很多：如顆粒球化前須經(jīng)過液滴形成、加速、穿過紊流區(qū)等，約200us時(shí)間氧化膜的形成抵消表面張力，高熔點(diǎn)氧化膜的形成（Cr、Al、Ti、Mg）易得到不規(guī)則形狀顆粒。金屬、合金熔點(diǎn)高熔點(diǎn)金屬液滴凝固時(shí)間長(zhǎng)，易得到球形粉。粉末顆粒表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)粉末純度和雜質(zhì)含量粉末氧含量與金屬活性及氧化膜性質(zhì)相關(guān)；與霧化條件相關(guān)：采用去離子水、添加酒精和表面活性劑等；Fe:1000~4000ppm;Ag-28Cu:285ppm;Au-Ni:57ppm;30
7、4L:2000ppm.氣霧化粉末特性粉末粒度與粒度分布影響因素與水霧化類似；氣體比耗(specificgasconsumption):氣體與金屬液流的質(zhì)量比，F(xiàn)，m3/kg;dm=KF-1/2氣霧化粉末中位徑的預(yù)測(cè)Lubanska方程：dm/D=K[(?m/?g(w))·(1+M/A)]1/2D:液流直徑；?g：氣體動(dòng)力學(xué)粘度；?m:液體動(dòng)力學(xué)粘度；W:氣體的weber數(shù)；M/A:金屬/氣體質(zhì)量流量比；K:常數(shù)顆粒形狀：多為球形：例如149~420um粉末:球形化時(shí)間：小于2?1
