高能球磨法制备超细粉体的影响因素

高能球磨法制备超细粉体的影响因素
磨球高能球磨法制备材料所需的设备少、工艺简单,但影响最后产品构成和性能的因素却很多。其中原材料性质、球磨强度、球磨环境、球磨气氛、料球比、球磨时间和球磨温度等是重要因素。
(1)原材料性质的影响。物料体系的构成和各组分的配比是决议最后产品构成的物质基础,不同的原材料构成和组调配比即使在相同球磨条件下也会得到不同的球磨产品。
(2)球磨强度的影响。高能行星磨中研磨介质对物料的高速高频冲击碰撞有利于能量的转换和分子、原子及离子的输运和扩散。试验表明,球磨强度对机械合金化非晶的形成具有紧要的影响。强度低时,粉末形成非晶的时间较长,甚至无法形成非晶;强度较高时,形成非晶的时间大大缩短,且有助于非晶成分范围的扩大,当球磨能量高到肯定程度时更宜形成稳定的化合物而不是非晶。对于硬度和强度较高的多组分氧化物体系,因其价键较坚固,键能较高,球磨强度较低时根本无法使之发生晶格扭曲、畸变等,也就谈不上机械力化学反应。
(3)球磨环境的影响。对无机非金属的(粉磨)通常有干法和湿法两种粉磨方法,干法操
作简单,湿法往往可以得到更小的粉磨产物粒径。然而湿法粉磨产生相变的时间远远高于干法,这是由于湿法摩擦系数小,颗粒在水中的界面能小于在空气中的表面能,因而使粉体颗粒难以积聚起充足的能量以克服相变所需要的激活势垒的原因。而干法粉磨至肯定程度时,相变的发生几乎是必定的。机械能诱性的材料内部结构变化通常要求颗粒(晶粒)尺寸及自由能达到极限值,而在湿法粉磨环境下,碎裂表面的溶解和“重修”、良好的润滑和冷却环境都拦阻了颗粒尺寸和自由能达到极限值,从而拦阻了多晶变化的发生。
(4)研磨介质尺寸及料球比的影响。高能球磨中多采纳尺寸较小的硬质合金球或氧化锆球、氧化铝球等,这是由于小尺寸球有利于增大研磨介质与物料之间的摩擦面积。为了获得较高的球磨能量,通常采纳比一般球磨机小得多的料球比。当装料量和球径大小肯定时,球运动的平均自由程取决于装球量。装球量过小即料球比过大时,物料受研磨的机会削减;反之,料球比过小时,球的平均自由程减小,不能充分利用其机械力,因而降低机械力化学反应的程度。
(5)球磨时间和温度的影响。球磨时间的长短直接影响粉磨产物的构成和纯度。某些金属或合金的MA非晶化和晶型变化只在定的时间范围内进行,粉磨时间过短时材料内部能量聚
集太少不足以破坏其结合价键;粉磨时间过长又可能会发生其他的化学变化。对于无机非金属材料的机械力化学合成,通常需要较长时间的球磨。
在研磨过程中,由于球磨对粉末的摩擦和撞击,粉末的温度会上升,局部温升有利于固相反应,但整体温度的上升会加剧物料间的团聚及其与磨球和筒壁的黏附,粉磨某些有机物时,温度过高还会导致其分解等现象。一般认为,研磨时粉末的温升不宜超过350K。

本文发布于:2024-09-21 04:25:27,感谢您对本站的认可!

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