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球磨机影响产品性能的因素

12/02/07  浏览:

    高能球磨法所需设备少,工艺简单,但影响最终产品的组成和性能的因素却很多。
    (1)节能球磨机温度。球磨温度升高,球磨形成纳米材料的有效应变减少、晶粒尺寸增大,显著影响粉末制成块体材料的力学性能。而且无论球磨的最终产物是固溶体、金局间化合物、纳米晶,还是非晶相都涉及扩散问题,而扩散又受到研磨温度的影响,所以温度也是球磨的一个重要影响因素。一般认为.球磨时粉末的温升不要超过350 K。
    (2)球磨时间。球磨时间的长短直接影响着产物组分和纯度,球磨时间对粒度的影响也较明显。在开始阶段,随着时间的延长,粒度下降轻快.但球磨到一定时间以后,即使继续延长球磨时间,产品的粒度值下降幅度也不太大,不同的样品有不同的最佳球磨时间。因此,在一定条件厂,随着球磨的进程,合金化程度会越来越高,颗粒尺寸会逐渐减小并最终形成一个稳定的平衔态,即颗粒的冷焊和破碎达到一动态平衡,此时颗粒尺寸不再发生变化。但另一方面,球磨时间越长造成的污染也就越严重,影响产物的纯度。
    (3)节能球磨机介质。高能球磨中一般采用不锈钢球为球磨介质,为避免球磨机介质对样品的污染,在球磨一些易磨性较好的物料时.也可采用瓷球。球磨介质要有适当的密度和尺寸,以便对球磨物料产生足够的冲击 ,这些对MA的最终产物都有直接的影响。例如研磨T1—Al混合粉末时,若采用直径为15M的磨球,最终可得到T1—Al固溶体,而若采用直径为20—25Mm的磨球,在同样的条件下,即使研磨更长的时间,也得不到Ti—Al团溶体。
    (4)球料比和装球容积比。在球磨过程中,球料比是决定反应率的关键因素,因为它决定了碰撞时所捕获的粉末量和单位时间内有效碰撞的次数。球料比影响粉末粒子的碰撞频率,球料比越高,合金化速率越快、越充分,通常情况下,球料比指的是球磨介质与球磨物料的质量比(通常研磨介质是球状的,所以称球料比)。相同条件下,随着球料比增加,球磨能量升高,微粒粒度变细,但球料比过大,生产率会过分降低,这是不可取的。当球料比一定、球径确定时,球运动的平均白内程取决于桨球容积比(磨球总体柳球简体积)。增大装球容积比,球运动的平均自由
程减小,使两球碰撞时捕获的微粒量减小;当装球容积比过大时,球运动的平均自由程太小,微粒变形量减小,效率下降。
    (5)球磨气氛。气体环境是产生污染的一个重要因素。在球磨过程中,金属粉末粒子和磨球进行剧烈的碰撞,粒子重复性地被挤压变形、断裂、焊合及再挤压变形。在每次冲击载荷的作用下,粉末粒子都会产生新生表面.其表面能很高,极易被氧化而重新结合在一起。因此,球磨机一般在真空或惰性气体保护下进行。
    (6)过程控制剂。在球磨过程中,粉末存在着严重的团聚、结块和粘壁现象,大大阻碍了球磨的进程。为此,常在球磨过程中添加过程控制剂(PcA),如硬脂酸固体石蜡、液体酒精和四氯化碳等,以降低粉末的团聚、粘球、粘壁以及研磨介质与研磨容器内壁的磨损程度,可以较好地控制粉末的成分,提高出粉牢。
    (7)节能球磨机容器。球磨容器的材质及形状对球磨结果有重要影响。在球磨过程中,球磨介质对球磨容器内壁的撞击和摩擦作用会使球磨容器内壁的部分材料脱落而进入球磨物料中造成污染。常用的球磨容器的材料通常为淬火钢、工具钢、44锈钢、wc内衬淬火钢或wc—co等G有时为了特殊的日的而选用特殊的材料,例如球磨物料中含有铜或铣时,为了减少污染而选用铜或放球磨容器c此外,球磨容器的形状也很重要,特别是内壁的形状设计,例如,异形腔,就是往磨腔内安装同定滑板和凸块,使得磨腔断面由圆形变为异形,从而提高了介质的滑动速度并产生了向心加速度,增强介质间的摩擦作用,这有利于合金化进程。
    (8)球磨转速。球磨机的转速越高,就会有越多的能量传递给研磨物料。但是,并不是转速越高越好。这是因为,一方面,球磨机转速提高的同时,球磨介质的转速也会提高,当达到某一临界值或以上时,磨球的离心力大于重力,球磨介质就紧贴于球磨容器内壁,磨球、粉料和磨筒处于相对静止状态,此时球磨作用停止,球磨物料不产生任何冲击作用,不利于塑性变形和合金化进程:另一方面,转速过高会使球磨系统温升过快,温度过高,有时这是不利的,例如较高的温度可能会导致在球磨过程中需要形成的过饱和固溶体、非晶相或其他亚稳态相的分解。
 

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