第十章固相法.pptVIP

第1页，共33页，星期日，2025年，2月5日注意：第八章中介绍的超微粉的各种物理制备方法，由于在微粉形成过程中，往往因高能量的存在，物质在形成超微粉的过程中伴随物理化学变化，因而现在通常会把这些制备方法也归结为固相合成法。因此，现在通常把微粉的制备法简单的分为固相法、液相法和气相法三种；而不再传统地区分为化学法和物理法。第2页，共33页，星期日，2025年，2月5日固相反应的特征固相反应是指反应物之一必须是固体物质参加的反应。液相或气相反应动力学可以表示为反应物浓度变化的函数，但对于有固体物质参与的固相反应来说，固态反应物的浓度变化是没有多大意义的。对于固相反应来说，决定因素是固态物质的晶体结构、内部缺陷、形貌（粒度、孔隙和表面状况）及组分的能量状态等内在因素，以及反应温度、外加电压、射线的辐照，机械处理等外在因素决定的。第3页，共33页，星期日，2025年，2月5日一、高能球磨法制备超微粉体材料1988年，日本京都大学首光采用高能球磨法制备A1-Fe纳米晶材料，近年来，高能球磨法已成为制备纳米材料的一种重要方法。高能球磨法是将粗粉体和硬球(钢球、陶瓷球、或玛瑙球)按比例放进球磨机的密封容器内,利用球磨机的转动或振动，使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法。第4页，共33页，星期日，2025年，2月5日1、球磨方式滚动球磨搅拌球磨振动球磨第5页，共33页，星期日，2025年，2月5日滚动球磨普通卧式球磨机主要组成筒体端盖轴承大齿轮第6页，共33页，星期日，2025年，2月5日搅拌磨由一个静止的研磨筒和一个旋转搅拌器构成。在搅拌磨中，一般使用球形研磨介质，其平均直径小于6mm。用于纳米粉碎时，一般小于3mm。第7页，共33页，星期日，2025年，2月5日搅拌磨立式敞开型卧式封闭型第8页，共33页，星期日，2025年，2月5日振动球磨振动球磨结构示意图1电动机2挠性轴套3主轴4偏心重块5轴承6筒体7弹簧第9页，共33页，星期日，2025年，2月5日振动磨用研磨介质可以在一定振幅振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎。与普通球磨机不同，振动磨是通过介质与物料一起振动将物料进行粉碎的。振动磨示意图第10页，共33页，星期日，2025年，2月5日行星磨行星球磨机结构示意图1机架2连接杆3筒体4固定齿轮5传动齿轮6传动轴7料孔第11页，共33页，星期日，2025年，2月5日胶体磨利用一对固体磨子和高速旋转磨体的相对运动所产生的强大剪切、摩擦、冲击等作用力来粉碎或分散物料粒子的。被处理的桨料通过两磨体之间的微小间隙，被有效地粉碎、分散、乳化、微粒化。在短时间内，经处理的产品粒径可达1μm。第12页，共33页，星期日，2025年，2月5日气流磨一种较成熟的纳米粉碎技术。它是利用高速气流(300~500m/s)或热蒸气(300~450℃)的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。在粉碎室中，粒子之间碰撞频率远高于粒子与器壁之间的碰撞。除了产品粒度微细以外，气流粉碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表面光滑、形状规则、纯度高、活性大、分散性好等优点。第13页，共33页，星期日，2025年，2月5日气流磨靶式气流磨对撞式气流粉碎机物料入口粉碎区高压气体入口风机气体进口产品出口加料口靶板高压气体入口产品出口第14页，共33页，星期日，2025年，2月5日高能球磨法已成功地制备出以下几类纳米晶材料:纳米晶纯金属，互不相溶体系的固溶体，纳米金属间化合物及纳米金属-陶瓷粉复合材料。2、高能球磨法制备的纳米材料第15页，共33页，星期日，2025年，2月5日例1：纳米晶纯金属制备。高能球磨过程中，纯金属纳米晶的形成是纯机械驱动下的结构演变。几种纯金属元素高能球磨后晶粒尺寸(真空或氩气分保护下制备）。第16页，共33页，星期日，2025年，2月5日例2：不互溶体系纳米固体的形成。用机械合金化（高能球磨）的方法，可将相图上几乎不互溶的几种元素制成固溶体、这是用常规熔炼方法根本无法实现的。从这个意义上来说，机械合金化方法制成的新型纳米合金，为发展新材料开辟了新的途径。近10年来，用此法已成功地制备多种纳米固溶体。第17页，共33页，星期日，2025年，2月5日例3：制备纳米金属间化合物。金属间化合物是一类用途广泛的合金纳米金属间化合物。金属间化合物是一类用途广泛的合金材料，纳