中国科学技术大学：《陶瓷科学与工艺学》课程教学课件（讲稿）粉体制备工艺——固相法

3.2粉体制备 刘敏 材料科学与工程系 地址：合肥微尺度物质科学国家实验室（畴）#15-001 Email:liumin1106@ustc.edu.cn Tel:0551-3607330

3.2 粉体制备 刘敏 材料科学与工程系 地址：合肥微尺度物质科学国家实验室（畴）#15-001 Email:liumin1106@ustc.edu.cn Tel: 0551-3607330

3.2.1、粉体制备方法概述 根据反应过程中物料的状态可以将超微粉体的制备方法 分为气相法、液相法和固相法三类。 固相法：粉碎法 气相法：蒸发法 固相反应法 (磁控，激光)溅射法 自蔓延法， 等离子体喷涂法 低温燃烧合成 化学气相淀积(CVD)法 凝胶浇注法 气溶胶法 化学喷雾热解法 液相法：沉淀法（共沉淀、均相沉淀法） 溶胶凝胶法 水热合成法 燃烧等

固相法：粉碎法 固相反应法 自蔓延法， 低温燃烧合成 凝胶浇注法 液相法：沉淀法（共沉淀、均相沉淀法） 溶胶-凝胶法 水热合成法 燃烧等 气相法：蒸发法 （磁控，激光）溅射法 等离子体喷涂法 化学气相淀积(CVD)法 气溶胶法 化学喷雾热解法 3.2.1、粉体制备方法概述 根据反应过程中物料的状态可以将超微粉体的制备方法 分为气相法、液相法和固相法三类

3.2.2 固相法制备超微粉体 优点 ·工艺简单、容易操作、产量高 ·生产成本低、适合工业化大批量生产 缺点 ·反应不易完全彻底 ·反应所需温度高 ·成分不容易控制 ·产物需要后机械粉碎处理，容易引入杂质

优点 • 工艺简单、容易操作、产量高 • 生产成本低、适合工业化大批量生产 缺点 • 反应不易完全彻底 • 反应所需温度高 • 成分不容易控制 • 产物需要后机械粉碎处理，容易引入杂质 3.2.2 固相法制备超微粉体

3.2.2 固相法制备超微粉体 粉碎法 一、粉碎的基本概念 1.定义：固体物料在外力作用力克服其内聚力使 之破碎的过程 agglomerate aggregate ●ultimate particle

3.2.2 固相法制备超微粉体 粉碎法 一、粉碎的基本概念 1. 定义：固体物料在外力作用力克服其内聚力使 之破碎的过程

2、分类： 粗碎-将物料破碎至100mm左右 { 中碎-将物料破碎重30mm左右 粉碎 碎 细碎一将物料破碎至3mm左右 粉 粗磨-将物料破碎至0.1mm左右 磨 人 细磨一将物料破碎至60μm左右 超细磨-将物料破碎至5um以下，可至0.1μm 3、粉碎效果的评价粉碎比 31平均粉碎比：粉碎前后粉料的平均粒径之比。i= D D为物料粉碎前的粒径，d为粉碎后的粉径 3.2公称粉碎比：粉碎设备所允许的最大进料口尺寸 与最火出抖口尺寸之比 一般平均粉碎比是公称粉碎比的70%到90%

粉 碎 破 碎 粗碎－将物料破碎至100mm左右 中碎－将物料破碎至30mm左右 细碎－将物料破碎至3mm左右 粉 磨 粗磨－将物料破碎至0.1mm左右 细磨－将物料破碎至60μm左右 超细磨－将物料破碎至5μm以下，可至0.1 μm 2、分类： 3．粉碎效果的评价-粉碎比 D i d  一般平均粉碎比是公称粉碎比的70%到90%。 3.1 平均粉碎比：粉碎前后粉料的平均粒径之比。 D为物料粉碎前的粒径，d为粉碎后的粉径 3.2 公称粉碎比：粉碎设备所允许的最大进料口尺寸 与最大出料口尺寸之比

二、粉碎技术 高速旋转撞击式粉碎机， 高速旋转抛射式粉碎机， 球磨粉碎机， 机械作用力〈 搅拌式研磨机， 苦 旋转搅拌球磨机， 振动球磨机等 碎力 气流动力 扁平式气流粉碎机， 场 对撞式气流粉碎机， 循环式气流粉碎机 靶板式液流粉碎机， 液流动力 对撞式液流粉碎机， 高压膨胀液流粉碎机

二、粉碎技术 机械作用力 气流动力 液流动力 粉 碎 力 场 高速旋转撞击式粉碎机， 高速旋转抛射式粉碎机， 球磨粉碎机， 搅拌式研磨机， 旋转搅拌球磨机， 振动球磨机等 扁平式气流粉碎机， 对撞式气流粉碎机， 循环式气流粉碎机 靶板式液流粉碎机， 对撞式液流粉碎机， 高压膨胀液流粉碎机

三、球磨法原理 >球磨机： 球磨是通过球磨机来完成的。球磨机是一种内装一定 磨球的旋转筒体。筒体旋转带动磨球旋转，靠离心力和 摩擦作用，将磨球带到一定高度，当离心力小于其自身 重量时，磨球下落，撞击下部磨球或筒壁。而介于其间 的粉料，便受到撞击或碾磨。 球磨机对 磨球相互间以及磨球与筒体 粉料所做功 之间的摩擦滚碾 磨球下落时mgh的撞击功

三、球磨法原理

1、球磨粉碎机 1)卧式球磨粉碎机 主要工作部件为圆形筒体，内 装载有粉磨介质（研磨棒、球 或段等)，依靠筒体回转时介 质的冲击和磨削等作用使物料 被粉碎。 影响粉碎效率因素： 球磨机的转速； 研磨体的比重、大小及形状 球磨方式 装料方式； 球磨机直径； 图2-36球磨机内研磨介质的三种运动状态 (a)泻落状态：(b)抛落状态；(c)离心状态。 球磨机内衬的材质； 介质装填量

1．球磨粉碎机 1）卧式球磨粉碎机 主要工作部件为圆形筒体，内 装载有粉磨介质（研磨棒、球 或段等），依靠筒体回转时介 质的冲击和磨削等作用使物料 被粉碎。 介质装填量. 影响粉碎效率因素: 球磨机的转速； 研磨体的比重、大小及形状； 球磨方式 装料方式； 球磨机直径； 球磨机内衬的材质;

2)行星式球磨机 卧式球磨机的改进、公转自传、研磨力度 行星式球磨机有公转和自转两个参数，可方便地得到不同的机压力 和粉碎速度。 行星磨机采用四只相同重量的球磨罐，置于同一旋转 的圆盘上，使球磨罐“公转”，同时各个球磨罐又绕自身 轴线“自转”。当公转速度足够大时，离心力大大超过地 心引力，自转角速度也相应提高，磨球不置于贴附罐壁 不动，从而克服了旧式球磨机之临界转速的限制，大大 提高球磨效率。 自转 行星磨机设备及其原理图

2）行星式球磨机 卧式球磨机的改进、公转 自传、研磨力度 行星式球磨机有公转和自转两个参数，可方便地得到不同的机压力 和粉碎速度

3)高能球磨 Pulverisette5在线检测系统 情性气体保护球磨系 t9 安全锁 047 高能球磨机设备 稳态固体受机械力，如冲击、压延、研磨等作用，本身结构和物 理化学性质可能发生变化 1)粉碎固体颗粒，比表面积增大； 2)机械力破坏晶体结构，内部表面缺陷增多，内应力增大，结 构畸变，向无定形转变： 3)机械能部分转化为表面能及内能，固体总能量增大

3）高能球磨 稳态固体受机械力，如冲击、压延、研磨等作用，本身结构和物 理化学性质可能发生变化 1）粉碎固体颗粒，比表面积增大； 2）机械力破坏晶体结构，内部/表面缺陷增多，内应力增大，结 构畸变，向无定形转变； 3）机械能部分转化为表面能及内能，固体总能量增大