粉末冶金材料及制备技术第二章.ppt

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1、二、粉末的性能及其测定1.粉末及粉末性能1.1粉末体固态物质按分散程度分为致密体、粉末体和胶体。固体（致密体）：一种晶粒的集合体。粒度＞1mm粉末（粉末体）：由大量颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。粒度介于0.1μm~1mm。特点是颗粒之间有空隙，且连接面少，面上的原子键不能形成强的键力，没有固定形状，具有与液体相似的流动性，但由于移动时有摩擦，流动性有限。胶体：粒度＜0.1μm11.2粉末颗粒1.2.1颗粒聚集状态单颗粒:粉末中能分开并独立存在的最小实体。二次颗粒：单颗粒如果以某种形式聚集。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

2、结合;一次颗粒粒度测定:惰性气体表面吸附方法BET二次颗粒粒度测定:x-ray,金相显微镜,TEM,等二、粉末的性能及其测定2图2-1颗粒示意图a—单颗粒；b—聚集颗粒（二次颗粒）;c—晶粒；a—一次颗粒图2－1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。一次颗粒之间形成一定的粘结面，在二次颗粒内存在一些细微的孔。一次颗粒或单颗粒可能是单颗粒，而更普遍情况下是多晶颗粒，但晶粒间不存在空隙。二、粉末的性能及其测定3团粒：由单颗粒或二次颗粒依靠范德华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Sol-Gel方法制备的粉末，是一种小颗粒聚合在一起的结合。通常，粗颗

3、粒以单颗粒存在，细颗粒由于表面发达而结合，以二次颗粒形式存在。二、粉末的性能及其测定41.2.2粉末颗粒结晶构造(1)金属及多数非金属颗粒都是结晶体。(2)制粉工艺对粉末颗粒的结晶构造起着主要作用。一般说来，粉末颗粒具有多晶结构，而晶粒的大小取决于工艺特点和条件，对于极细粉末可能出现单晶颗粒。粉末颗粒实际构造的复杂性还表现为晶体的严重不完整性，即存在许多结晶缺陷，如空隙、畸变、夹杂等。因此粉末总是贮存有较高的晶格畸变能，具有较高的活性。与颗粒的外部结构比较，颗粒的内部结构非常复杂二、粉末的性能及其测定51.2.3表面状态粉末颗粒的表面状态十分复杂。一般粉末颗粒愈细，外

4、表面愈发达；同时粉末颗粒的缺陷多，内表面也就相当大。粉末发达的表面贮藏着高的表面能，因而超细粉末容易自发地聚集成二次颗粒，并且在空气中极易氧化和自燃。缺陷：表面缺陷，加工硬化，内空隙。颗粒表面状态：内表面、外表面、全表面，内表面远比外表面复杂、丰富。二、粉末的性能及其测定61.3粉末性能粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的集合体。因此研究粉末体时应分别研究单颗粒、粉末体和粉末体中空隙等的一切性质。单颗粒的性质：（1）由粉末材料决定的性质，如点阵结构、理论密度、熔点、塑性、弹性、电磁性质、化学成分等；（2）由粉末生产方法所决定的性质，如粒度、颗粒形状、密度、表面状态、晶粒结

5、构、点阵缺陷、颗粒内气体含量、表面吸附的气体与氧化物、活性等。粉末体的性质：除单颗粒的性质以外，还有平均粒度、粒度组成、比表面、松装密度、振实密度、流动性、颗粒间的摩擦状态。粉末的孔隙性质：总孔隙体积、颗粒间的孔隙体积、颗粒内孔隙体积、颗粒间孔隙数量、平均孔隙大小、孔隙大小的分布以及孔隙的形状。二、粉末的性能及其测定7在实践中通常按化学成分、物理性能和工艺性能来进行划分和测定。化学成分主要是指金属的含量和杂质含量。物理性能包括颗粒形状与结构、粒度与粒度组成、比表面积、颗粒密度、显微硬度，以及光学、电学、滋学和热学等诸性质。实际上，粉末的熔点、蒸气压、比热容与同成分的致

6、密材料差别很小，一些性质与粉末冶金关系不大，因此本部分仅介绍颗粒形状、粒度及粒度组成、比表面、颗粒密度、粉末体密度及其测试的方法。工艺性能包括松装密度、振实密度、流动性、压缩性和成形性。二、粉末的性能及其测定81.3.1化学成分化学检验是检测粉末中金属和杂质的含量，采用四分法或滑槽式分样器制样后进行，检测执行标准是：国际：ASTM（AmericanStandardoftestingManual)标准中国：GB5314-85杂质来源：a.与主金属结合形成固溶体或化合物的金属或非金属；b.机械夹杂（SiO2、Al2O3、硅酸盐、难熔金属碳化物等酸不溶物）；c.粉末表面吸附

7、的氧、水蒸气、氮、二氧化碳等；d.制粉工艺带入的杂质（氢、碳等）。二、粉末的性能及其测定9a.氢损测定定义：把金属粉末混合后，在氢气流中煅烧足够长的时间，粉末中的氧被还原成水蒸气，某些元素（C、S）与氢生成挥发性化合物与挥发金属（Zn、Cd、Pb)一同排出，然后测得金属粉末质量的损失。此时的氢损值接近粉末中可测的氧含量。如果在实验条件下，还存在没有被氢还原的氧化物（Al3O2、CaO等），则氢损值低于实际氧含量；如果存在与氢形成挥发性化合物的元素（C、S）或存在挥发金属（Zn、Cd、Pb)时，则氢损值高于实际氧含量。煅烧时间：Fe粉1000~1050