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1、超細金屬粉末的制備方法摘要：介紹了機械法、物理法、物理一化學(xué)法等超細金屬粉末的制備方法和研究進展及生產(chǎn)應(yīng)用情況。雖然超細金屬粉末的制備方法有很多種，但每種方法都有一定的局限性，存在許多需要解決和完善的問題。機械法是制備金屬粉末的基本方法，但大多數(shù)機械法在制取粉末后存在分級困難的問題；旋轉(zhuǎn)電極法和氣體霧化法是目前制備高性能金屬及合金粉末的主要方法，但生產(chǎn)效率低，超細粉末的收得率不高，能耗相對較大；氣流磨粉碎法、氫化脫氫法適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，但對原料金屬或合金的選擇性較強。關(guān)鍵詞：制備方法；機械法；物理法
2、；霧化法；物理一化學(xué)法1引言超細金屬粉末尺寸小，比表面積大，用其制得的金屬零部件具有許多不同于常規(guī)材料的性質(zhì)，如優(yōu)良的力學(xué)性能、特殊的磁性能、高的電導(dǎo)率和擴散率、高的反應(yīng)活性和催化活性等。這些特殊性質(zhì)使得超細金屬粉末材料在航空航天、艦船、汽車、冶金、化工等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。例如，在兵器工業(yè)領(lǐng)域，超細金屬粉末被用做各種型號火器燃燒劑及引燃材料，而且，超細金屬粉末制備技術(shù)的研究與應(yīng)用已經(jīng)成為各國武器裝備水平不斷提高的基礎(chǔ)。2超細金屬粉末的制備方法2．1機械法機械法就是借助于機械力將大塊金屬破碎成所需
3、粒徑粉末的一種加工方法。按照機械力的不同將其分為機械沖擊式粉碎法、氣流磨粉碎法、球磨法和超聲波粉碎法等[21。目前普遍使用的方法還是球磨法和氣流磨粉碎法，其優(yōu)點是工藝簡單、產(chǎn)量大，可以制備一些常規(guī)方法難以得到的高熔點金屬和合金的超細納米粉末。2．1．1球磨法球磨法主要分為滾動球法和振動球磨法。該方法利用了金屬顆粒在不同的應(yīng)變速率下因產(chǎn)生變形而破碎細化的機理。其優(yōu)點是對物料的選擇性不強，可連續(xù)操作，生產(chǎn)效率高，適用于干磨、濕磨，可以進行多種金屬及合金的粉末制備。缺點是在粉末制備過程中分級比較困難[31。2
4、．1．2氣流磨粉碎法氣流磨粉碎法是目前制備磁性材料粉末應(yīng)用最廣的方法。具體的工藝過程為：壓縮氣體經(jīng)過特殊設(shè)計的噴嘴后，被加速為超音速氣流，噴射到研磨機的中心研磨區(qū)，從而帶動研磨區(qū)內(nèi)的物料互相碰撞，使粉末粉碎變細；氣流膨脹后隨物料上升進入分級區(qū)，由渦輪式分級器分選出達到粒度的物料，其余粗粉返回研磨區(qū)繼續(xù)研磨，直至達到要求的粒度被分出為止。整個生產(chǎn)過程可以連續(xù)自動運行，并通過分級輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)來控制粉末粒徑大小(平均粒度在3～8m)。氣流磨粉碎法適于大批量工業(yè)化生產(chǎn)，工藝成熟。缺點是在金屬粉末的生產(chǎn)過程中，必
5、須使用連續(xù)不斷的惰性氣體或氮氣作為壓縮氣源，耗氣量較大；只適合脆性金屬及合金的破碎制粉。2．2物理法物理法一般是通過高溫、高壓將塊狀金屬材料熔化，并破碎成細小的液滴，并在收集器內(nèi)冷凝而得到超細金屬粉末，該過程不發(fā)生化學(xué)變化。目前研究和使用最多的物理法主要有等離子旋轉(zhuǎn)電極法和氣體霧化法2．2．1等離子旋轉(zhuǎn)電極法等離子旋轉(zhuǎn)電極法的原理是將金屬或合金制成特定規(guī)格的棒料，然后裝入旋轉(zhuǎn)模腔，再將等離子槍移至棒料前，在等離子束的作用下，棒料端部開始熔化，形成的液體受到離心力和液體表面張力的雙重作用，被破碎成液滴飛離
6、電極棒，最終冷凝成球形金屬粉末。該方法根據(jù)電極轉(zhuǎn)速和等離子弧電流的大小調(diào)節(jié)控制粉末粒徑。優(yōu)點是所得粉末球形度好，氧含量低；缺點是超細粉末不易制取，每批次的材料利用率不高嘲。2．2．2氣體霧化法氣體霧化法是生產(chǎn)金屬及合金粉末的主要方法之一。氣體霧化的基本原理是用高速氣流將液態(tài)金屬流破碎成小液滴并凝固成粉末的過程。霧化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生產(chǎn)成本低以及適應(yīng)多種金屬粉末的生產(chǎn)等優(yōu)點，已成為高性能及特種合金粉末制備技術(shù)的主要發(fā)展方向。噴嘴是氣體霧化的關(guān)鍵技術(shù)，其結(jié)構(gòu)和性能決定了霧化粉末的性
7、能和生產(chǎn)效率。因此，噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能的不斷提高決定著氣體霧化技術(shù)的進步。從霧化噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進歷程可以將霧化技術(shù)分為傳統(tǒng)霧化技術(shù)和新型霧化技術(shù)。2．2．2．1傳統(tǒng)霧化技術(shù)傳統(tǒng)霧化技術(shù)主要包括超聲霧化技術(shù)、緊耦合霧化技術(shù)和高壓氣體霧化技術(shù)。超聲霧化技術(shù)最初由瑞典人發(fā)明，后由美國MIT的Grant改造完善[71。這項技術(shù)利用2～2．5Ma的超音速氣流和80～100kHz的脈沖頻率，氣體介質(zhì)壓力為1．4～8．2MPa，氣流的最高速度640m／s，粉末冷凝速度可達104～105K／s。用該方法制備的鋁粉平均
8、粒度可達到22Ixm，且粉末呈表面光滑的球狀。該項技術(shù)的優(yōu)點是效率較高，缺點是只能在金屬液流直徑小于5mm的情況下才具有較好的效果，因此，適用于鋁等低熔點金屬粉末的生產(chǎn)，而對高熔點金屬還處于實驗階段。據(jù)報道，美國坩堝材料公司(Cru—cibleMaterials)已引進該項技術(shù)進行工業(yè)化生~r412t。緊耦合霧化技術(shù)是一種對限制式噴嘴結(jié)構(gòu)進行改造的霧化技術(shù)。由于其氣流出口至液流的距離達到最短[71，而提高了氣體動能的傳輸效率。這種技術(shù)目前已
