Precipitation from a liquid

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1 Precipitation from a liquid
Chemical decomposition

2 第二章 粉末制取及粉末性能 粉末的形成：依靠能量传递到材料而制造新表面的过程。 机械粉碎法（特例HDDR法） 机械法 雾化法 电解法
第二章 粉末制取及粉末性能 粉末的形成：依靠能量传递到材料而制造新表面的过程。 机械粉碎法（特例HDDR法） 机械法 雾化法 电解法 粉末生产方法 还原法 (还原、还原化合、 气相还原) 物理化学法 气相沉淀法 (化学气相沉淀、 气相冷凝或离解) 液相沉淀法

3 粉末定义： 大量颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。 颗粒 物理性能： 粉末性能 化学性能： 工艺性能：
单颗粒：粉末中能够分开并独立存在的实体。 颗粒 二次颗粒：单颗粒以某种形式聚集而成。 物理性能： 颗粒形状、粒度及粒度组成、比表面积、颗粒密度、显微硬度、显微组织、加工硬化性、塑性变形能力、光电磁性能等 。 粉末性能 化学性能： 化学成分（包括主要金属或合金组元的含量及杂质的含量 ）。 工艺性能： 松装密度、振实密度、流动性和压制性等 。

4 1. 化学检验 a.氧含量测定 红外测氧仪 （测全氧含量） 氢损法
原理：粉末试样在H2中煅烧，氧被H2还原成水蒸气，C、S与H2生成挥发性气体，与挥发金属（Zn、Cd、Pb）一同排出，测粉末重量损失。 氢损值 其中A—煅烧前粉末试样、烧舟总重，B—煅烧后粉末试样、烧舟总重，C—烧舟重 不被氢还原氧化物（Al2O3、SiO2），所测氢损值低于氧含量。 误差： 脱C、S等反应及金属挥发，所测氢损值高于氧含量。

5 b.酸不溶物测定 原理：粉末样品用无机盐溶液溶解，不溶物过滤、称重。 铁粉中盐酸不溶物 铜粉中硝酸不溶物
其中：A—不溶物克数，B—粉末试样克数 铜粉中硝酸不溶物 其中：A—不溶物克数，B—锡氧化物克数， C—粉末试样克数 锡氧化物直接不溶于硝酸；但其中加入NH4I加热后，可溶于硝酸。

6 2.物理性能 （1）颗粒形状 颗粒形状是决定粉末工艺性能的主要因素。对粉末的压制成形和烧结都会带来影响。
表2-1 颗粒形状与粉末生产方法的关系 粉末颗粒形状 球形 近球形 多角形 片状 树枝状 不规则状 多孔海绵状 碟状 粉末生产方法 气相沉积 气体雾化、溶液置换反应 机械粉碎 塑性金属球磨研磨 水溶液电解 水雾化、机械粉碎、化学沉淀 金属氧化物还原 旋涡研磨 定义颗粒投影面相当的圆直径 ,其表面积 ，体积 。f 为表面形状因子，k 为体积形状因子, f/k 为比形状因子。比形状因子越大，结构越复杂。

7 （2）粒度及粒度分布 几何学粒径dg（用显微镜投影几何学原理测量） 当量粒径de（用沉降法、离心法或水力学方法测量） 四种粒度基准
对粉末体而言，粒度是指颗粒的平均大小。工业上制造的粉末，粒 度范围一般为0.1~400μm。 粒度大小通常用目数（一英寸长度筛网上的网孔数)表示。 几何学粒径dg（用显微镜投影几何学原理测量） 当量粒径de（用沉降法、离心法或水力学方法测量） 四种粒度基准 比表面粒径dsp（用吸附法、透过法或润湿法测量粉 末比表面积，然后换算成相同比表面 积球形颗粒的直径） 衍射粒径dsc（利用粒度接近光和电磁波波长时，发生 衍射现象，测量粉末粒径）

8 长度基准分布（以某一粒径间隔内的颗粒总长度占全
部颗粒长度总和 nD多少来表示） 个数基准分布（以某一粒径间隔内的颗粒总个数占 全部颗粒个数总和 n多少来表示， 也称频度分布） 四种粒度分布基准 面积基准分布（以某一粒径间隔内的颗粒总面积占全 部颗粒面积总和 nD2多少来表示） 重量基准分布（以某一粒径间隔内的颗粒总重量占全 部颗粒重量总和 nD3多少来表示） 粉末算术平均粒径计算：

9 沉降法 （颗粒在静止的液体或气体介质中，依靠重力克服 粒度分布测定方法
筛分法（最常用、最简单的分析法） 显微镜法（适用单颗粒测量） 沉降法 （颗粒在静止的液体或气体介质中，依靠重力克服 介质阻力和浮力自然沉降，测量沉降质量的变化。 因受表面形状影响，所测粒径小于几何学粒径） 粒度分布测定方法 淘析法（颗粒在流动的液体或气体介质中，发生非自然沉 降，利用该原理使颗粒分级。适用极细、超细粉 的分级） 气体吸附法（测量吸附在固体表面上气体单分子层质量 或体积，再由气体分子横截面积计算1g固体 物质的总表面积） 粒度比表面积测定方法 透过法（测定气体透过粉层的透过率来计算）

10 （3）颗粒密度 （4）显微硬度 真密度（理论密度）：颗粒质量 用 除去开孔、闭孔的 似密度（有效密度）：颗粒质量 用包含闭孔的颗粒体
颗粒体积去除。 似密度（有效密度）：颗粒质量 用包含闭孔的颗粒体 积去除。 表观密度：颗粒质量 用包含开孔、闭孔的颗粒体积去除。 （有效密度测定方法：比重瓶法、阿基米德法） （4）显微硬度 粉末颗粒进行退火处理、提高纯度，可降低粉末颗粒硬度。 （测定方法：显微硬度计）

11 粒度组成 （粉末粒度分布得当，粉末颗粒间的孔隙就小， 松装密度 影响因素
3.工艺性能 （1）松装密度和振实密度 松装密度：亦称松装比，是指单位容积自由松装粉末的质量，常 用g/c m3表示。 振实密度：在规定条件下经过振实后，单位容积粉末颗粒的质量 。 颗粒形状（愈规整、愈光滑，密度愈大） 颗粒大小（愈粗大，密度愈大） 粒度组成 （粉末粒度分布得当，粉末颗粒间的孔隙就小， 密度愈大） 松装密度 影响因素 颗粒密度（愈致密，密度愈大） 颗粒表面氧化（使表面更加规整，密度愈大）

12 颗粒表面氧化（使表面更加规整，流动性愈好）
（2）流动性 粉末流动性：是指单位质量的粉末自由下落至流完的时间， 常用s/50g 表示。它反映的是粉末充填一定形状容器的能力。（流动性 常用粉末流动仪进行测量） 颗粒形状（愈规整、愈光滑，流动性愈好） 颗粒大小（愈粗大，流动性愈好） 粒度组成 （细粉末含量愈多，流动性愈差） 粉末流动性 影响因素 颗粒密度（愈致密，流动性愈好） 颗粒表面氧化（使表面更加规整，流动性愈好） 成形剂及颗粒表面吸附水和气体（降低流动性）

13 颗粒纯度（粉末纯度高，压缩性、成形性好）
（3）压缩性和成形性 粉末压缩性：指粉末在压制过程中的压缩能力。一般是用一定压力（如 400MPa）下压制的压坯密度（g/cm3）来表示。 粉末成形性：指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用给予压 坯适当强度（仅只搬运不破碎或不会发生变形的强度）， 使之不破坏，所需之压力来表示。 （成形性表征方法：可用压坯的抗压强度或抗弯强度定量地表示；也可用转鼓试验，测定压坯质量相对损失。 ） 颗粒硬度（塑性粉，压缩性、成形性好） 颗粒纯度（粉末纯度高，压缩性、成形性好） 粒度组成 （细粉末含量愈多，压缩性差，但成形性好） 影响因素 颗粒形状（不规整，压缩性差，但成形性好） 颗粒密度（致密粉，压缩性好，成形性稍差） 松装密度（松装密度愈高，压缩性愈好，成形性稍差）

14 （4）其他工艺性能 成形和烧结有联系的尺寸测定.

15 举例：NdFeB永磁体 应用领域

16 烧结NdFeB磁体的显微组织特征 Nd2Fe14B Nd15Fe77B8 MS Mr HC
对于永磁，希望Hc、(BH)max尽可能高；要求：晶粒细化，HC=24-2.6ln(D2)；富Nd相/基体相界面平直、少缺陷；富钕相呈连续的薄片状均匀分布于晶界之间。

17 烧结NdFeB永磁制备工艺 烧结NdFeB磁体的常规工艺路线 包含：磁体艺 快速凝固薄片铸锭技术（Strip casting）
氢破碎(HD)法、HDDR、气流磨（Jet milling） 粉末磁场取向和成型新技术 双合金法 磁场取向与成型 烧结 热处理 磨加工 磁化与检测 原材料准备 合金熔炼 粗破碎 磨粉 4

18 HDDR工艺： (氢化Hydrogenation-歧化Dispropor—tionation-脱氢Desorption-再复合Recombination） HDDR粉化机制： 原始组织中的Nd2Fe14B相发生了吸氢并歧化反应，生成了歧化组织NdH2+X 、Fe2B以及—Fe相。脱氢-再结合过程中重新获得Nd2Fe14B相。 在低于NdFeB歧化分解温度的条件下，NdFeB材料吸氢形成氢化物NdFeBH 和NdH，并容易发生氢爆呈假颗粒。在经过HDDR处理后，这些假颗粒团可以很容易地被研成更细小粉末，且沿晶界粉化。有效地减少了制粉过程对富Nd相/基体相界面的破坏。