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| 高能球磨法制備超細(xì)粉體的影響因素 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-17 07:09:00 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/遠(yuǎn)志）高能球磨法制備材料所需的設(shè)備少、工藝簡(jiǎn)單，但影響最終產(chǎn)品組成和性能的因素卻很多。其中原料性質(zhì)、球磨強(qiáng)度、球磨環(huán)境、球磨氣氛、料球比、球磨時(shí)間和球磨溫度等是主要因素。
（1）原料性質(zhì)的影響。物料體系的組成和各組分的配比是決定最終產(chǎn)品組成的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同的原料組成和組分配比即使在相同球磨條件下也會(huì)得到不同的球磨產(chǎn)品。
（2）球磨強(qiáng)度的影響。高能行星磨中研磨介質(zhì)對(duì)物料的高速高頻沖擊碰撞有利于能量的轉(zhuǎn)換和分子、原子及離子的輸運(yùn)和擴(kuò)散。實(shí)驗(yàn)表明，球磨強(qiáng)度對(duì)機(jī)械合金化非晶的形成具有重要的影響。強(qiáng)度低時(shí)，粉末形成非晶的時(shí)間較長(zhǎng)，甚至無(wú)法形成非晶；強(qiáng)度較高時(shí)，形成非晶的時(shí)間大大縮短，且有助于非晶成分范圍的擴(kuò)大，當(dāng)球磨能量高到一定程度時(shí)更宜形成穩(wěn)定的化合物而不是非晶。對(duì)于硬度和強(qiáng)度較高的多組分氧化物體系，因其價(jià)鍵較牢固，鍵能較高，球磨強(qiáng)度較低時(shí)根本無(wú)法使之發(fā)生晶格扭曲、畸變等，也就談不上機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)。
（3）球磨環(huán)境的影響。對(duì)無(wú)機(jī)非金屬的粉磨通常有干法和濕法兩種粉磨方法，干法操作簡(jiǎn)單，濕法往往可以得到更小的粉磨產(chǎn)物粒徑。然而濕法粉磨產(chǎn)生相變的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于干法，這是由于濕法摩擦系數(shù)小，顆粒在水中的界面能小于在空氣中的表面能，因而使粉體顆粒難以積聚起足夠的能量以克服相變所需要的激活勢(shì)壘的緣故。而干法粉磨至一定程度時(shí)，相變的發(fā)生幾乎是必然的。機(jī)械能誘性的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化通常要求顆粒(晶粒)尺寸及自由能達(dá)到極限值，而在濕法粉磨環(huán)境下，碎裂表面的溶解和“重建”、良好的潤(rùn)滑和冷卻環(huán)境都阻礙了顆粒尺寸和自由能達(dá)到極限值，從而阻礙了多晶轉(zhuǎn)變的發(fā)生。
（4）研磨介質(zhì)尺寸及料球比的影響。高能球磨中多采用尺寸較小的硬質(zhì)合金球或氧化鋯球、氧化鋁球等，這是因?yàn)樾〕叽缜蛴欣谠龃笱心ソ橘|(zhì)與物料之間的摩擦面積。為了獲得較高的球磨能量，通常采用比普通球磨機(jī)小得多的料球比。當(dāng)裝料量和球徑大小一定時(shí)，球運(yùn)動(dòng)的平均自由程取決于裝球量。裝球量過(guò)小即料球比過(guò)大時(shí)，物料受研磨的機(jī)會(huì)減少；反之，料球比過(guò)小時(shí)，球的平均自由程減小，不能充分利用其機(jī)械力，因而降低機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)的程度。
（5）球磨時(shí)間和溫度的影響。球磨時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響粉磨產(chǎn)物的組成和純度。某些金屬或合金的MA 非晶化和晶型轉(zhuǎn)變只在—定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行，粉磨時(shí)間過(guò)短時(shí)材料內(nèi)部能量聚集太少不足以破壞其結(jié)合價(jià)鍵；粉磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又可能會(huì)發(fā)生其他的化學(xué)變化。對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬材料的機(jī)械力化學(xué)合成，通常需要較長(zhǎng)時(shí)間的球磨。
在研磨過(guò)程中，由于球磨對(duì)粉末的摩擦和撞擊，粉末的溫度會(huì)升高，局部溫升有利于固相反應(yīng)，但整體溫度的升高會(huì)加劇物料間的團(tuán)聚及其與磨球和筒壁的黏附，粉磨某些有機(jī)物時(shí)，溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致其分解等現(xiàn)象。一般認(rèn)為，研磨時(shí)粉末的溫升不宜超過(guò)350K。
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