粉体性质.ppt

粉体工程 Powder Engineering 材料06级无机非金属材料模块 刘家祥，有机楼406室O)Liujx@mail.buct.edu.cn 绪论一、开课目的二、粉体工程研究的内容、意义三、课程简介四、课程的基本要求五、参考教材参考书第1章 粉体的基本性质 科学技术发展至近代，几乎所有的工业部门均涉及到粉粒体处理过程。人类赖以生存、活动、利用的资源，除水、石油、空气等单相流体外都存在“粒度化小”和“颗粒处理”的问题，例如矿产资源从开采到各有价成分的分离、回收和利用都离不开粉体制备技术与设备。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等的生产同样离不开粉体处理。各种材料的性能在很大程度上取决于材料粒度、形状、表面特性等性质，而这些又与粉体制备技术和设备有关。 在粉体工程名词出现以前，各行业只能独立处理各自遇到的粉粒体技术问题。随着知识的积累，人们对粉体的认识产生了升华，就是将粉体看成物质的一种特殊存在形式。随着近年来我国粉体工业的迅猛发展及颗粒技术在许多工业部门及国民经济领域的广泛应用，粉体工程在我国已越来越引起人们的重视。随着科技的进展，人们对材料的要求越来越高，这将促进和加速粉体工程的发展。 鉴于以上原因，材料学、无机非金属材料、冶金、化学工程、环境等相关专业学生有必要学习“粉体工程”课程。 人类赖以生存、活动、利用的资源，除水、石油、空气等单相流体外都存在“粒度化小”和“颗粒处理”的问题，前者构成“粉体工程学”(Powder Technology or Powder Engineering),后者构成“颗粒学”(Particulate)。例如矿产资源从开采到各有价成分的分离、回收和利用都属于粉体工程范畴。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等的生产同样离不开粉体处理。粉碎是粉体工程中的主要研究内容，此外还有颗粒性质、颗粒传输、固液（气）分离等。 下面列出粉体工程学研究的主要内容，分九个方面： a.机械法粉碎机理 b.粉碎机械、常规及超细粉碎技术c.粉碎能耗及磨蚀 d.化学法 e.造粒 f.粉体设备、工艺的自动控制 b.气固分离 c.液固分离d.超细粉体的液固分离 表1-1 颗粒学与其它学科的关系、研究内容及应用领域 由此可以看出粉体工程学和颗粒学是综合性技术科学，它为高于一般工程技术的工程学科。由于其跨学科跨技术的交叉性和基础理论的概括性，因此它既与若干基础科学相毗邻，又与工程应用广泛相联系。 各种材料的性能在很大程度上取决于材料粒度、形状、表面特性等性质，例如很多金属、有机和无机功能材料都与其形态有关（薄膜化、微细化、纤维化、多孔化、复合化、无孔化）。 颗粒粒度是各种材料在工业上应用的主要指标，不同用途的材料对粒度有不同的要求。如粉末冶金(500- 10μm)、精细陶瓷(1-0.1μm)、电阻、电介质、保护膜材料(5-0.5μm)。 一般来说按粒度的大小分为粗粒、中粒、细粒、微细粒、超细粒五级。这五级的粒度范围与加工过程和加工原料的用途有关，没有严格的规定。例如矿物加工工程一般认为上述五个粒级的范围为+0.5mm，-0.5+0.1mm，-0.1+0.074mm，-0.074+0.01mm及-0.01mm。而非金属材料的加工认为-5μm为超细粒。 当颗粒小到一定程度时，就出现粗大颗粒检测不到的“量子尺寸效应”（Quantum Size Effect,简称QSE），其光 、电、磁、热等物理性质和表面特性都发生巨大变化。例如铜粉粒度由1000μm缩小至1μm（1000倍）时表面能由原来的14千卡增加至19万6千卡（即14000倍）。由于超细颗粒的特殊性质，因此它有巨大的应用价值。又如纳米材料。 超细材料被誉为四大新材料之一。如太阳能装置、红外制导导弹都需优良吸光性能的超细铬系合金颗粒，潜艇、飞机上涂有吸收微波的超细颗粒能躲避雷达，超细银粉为超低温制冷机新型热交换材料，固体火箭材料中添加10%的铬或镍超细颗粒，燃料的燃烧热可提高1 倍，金属铝中加少量超细陶瓷粉制成的新复合材料重量轻、强度高、韧性好，耐热性好，粒度小于1μm的γ-氧化铁磁粉，涂在涤纶薄膜上有奇特的磁记录功能，这就是录音、录像磁带。超细高纯氧化硅可制造高性能电阻材料。用高质量超细石墨可制造出高性能的显像管及电子对抗材料。 粉体工程或颗粒学对改善生态环境也有很大作用，例如粉尘污染、水土流失。治理沙漠、 尘埃