WO3粉在高速层间剪切条件下的颗粒破碎特征

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.019 第27卷第4期 北京科技大学学报 Vol.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 WO3粉在高速层间剪切条件下的颗粒破碎特征 卢广锋 张丽英郭志猛林涛： 吴成义 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了WO粉和W粉的剪切破碎时间对WO,粉和W粉的沉降曲线、平均粒度、BET 比表面及松装密度的影响.用TEM和SEM对剪切破碎前后的粉末进行了直接观察，结果表 明：新型剪切破碎机能有效地粉碎微米级WO,等脆性粉末，同时可以破坏超细W粉中的桥接 团粒，使W粉和WO,粉的松装密度增加1倍以上，但对比表面积影响不大. 关键词纳米粉末：剪切破碎：桥接团粒：沉降曲线 分类号TF123.111 纳米粉体的成形性一直是粉末治金成形工 将微米级粉末破碎成纳米级粉末.为此，本文用 序中的一个难点，随着粉末粒度进入纳米范围 高速层间剪切破碎机对三种粉末进行了破碎，用 (<100nm),合金粉末在压制前的预处理（或称预 沉降曲线、SEM、TEM等手段对破碎前后的粉末 粉碎)工序对压坯致密化影响很大.一般认为，未 进行观察，同时测定了破碎前后粉末的比表面及 经处理的超细粉末，其压制性能极差).表现为 松装密度. 压坯密度低，分层压力比常规粉末低，压坯相对 密度小且密度分布很不均匀. 1实验内容及方法 纳米粉末的成形性除与粉末的主要成分、粉 1.1实验设备 末的粒度和粒度组成有关外，更重要的是与纳米 主要仪器及设备有高速层间剪切破碎机（见 粉体的亚微结构有关.研究表明，纳米粉末中颗 图1，已申报专利)、沉降天平（精度110）、高速离 粒的团聚状态对压制性能影响最大，松散的软团 心机， 聚颗粒，其压制性能基本不受影响，但是经高温 高速层间剪切破碎机的基本参数：额定转速 作用而烧结在一起的硬团聚颗粒，如W粉，W- Cu粉，由于颗粒很细、表面能量很高，在还原的 高温状态下，颗粒间除主要发生还原反应外同时 不可避免的也要产生烧结，彼此靠近的颗粒群体 通过烧结颈“桥接”在一起形成硬团聚体（本文称 这种硬团聚颗粒群体为桥接团粒).桥接团粒的 出现，使粉末的松装密度急剧下降，压坯密度也 明显下降：另一方面，在烧结时，桥接团粒在压坯 内部形成的空心骨架，会严重影响致密化过程进 行，因此桥接团粒的破碎对实际工业生产将有重 要的现实意义.近年来随着各种机械粉碎设备 的开发，很多高效的机械粉碎设备相继出现，但 是到目前为止，几乎所有的机械粉碎设备都不能 收稿日期：2004-10-19修改日期：2004-1109 图1高速层间剪切机示意图.1一液罐：2一高速电机：3一定 基金项目：国家“863”项目No.863-715-009) 片：4一动片：5一液泵 作者简介：卢广锋(1977一)，男，博士研究生 Fig.1 Diagram of a high-speed interlayer shear machine

第 ， 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 粉在高速层 间剪切 条件下 的颗粒破碎特征 卢广锋 张 丽 英 郭志 猛 林 涛 吴 成 义 北 京科 技大 学 材 料科 学 与 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了 粉和 粉 的剪切 破 碎 时 间对 粉 和 粉 的沉 降 曲线 、 平 均粒 度 、 比表 面及 松 装密度 的影 响 用 和 对 剪切破碎 前后 的粉末 进行 了直 接 观 察 结果 表 明 新 型 剪 切 破 碎 机 能有 效 地 粉碎 微米 级 等脆 性 粉末 ， 同 时可 以破坏 超细 粉 中的桥接 团粒 ， 使 粉 和 粉 的松 装 密 度 增 加 倍 以上 ， 但对 比 表 面 积 影 响 不 大 关键 词 纳 米粉 末 剪 切 破 碎 桥 接 团粒 沉 降 曲线 分 类号 ， 纳 米 粉 体 的成 形 性 一 直 是 粉 末 冶 金 成 形 工 序 中 的一 个 难 点 随着 粉 末 粒 度 进 入 纳 米 范 围 ， 合 金粉 末 在 压 制 前 的预 处 理 或 称 预 粉碎 工 序 对 压 坯 致 密 化 影 响很 大 一般 认 为 ， 未 经 处 理 的超 细 粉 末 ， 其 压 制 性 能极 差 【卜 表 现 为 压 坯 密 度低 ， 分 层 压 力 比 常 规 粉 末 低 ， 压 坯 相 对 密 度 小 且 密 度 分 布 很 不 均 匀 纳 米粉 末 的成 形 性 除 与粉 末 的主 要 成 分 、 粉 末 的粒度 和 粒 度 组成 有 关 外 ， 更 重 要 的是 与 纳 米 粉 体 的亚 微 结 构有 关 研 究 表 明 ， 纳 米 粉 末 中颗 粒 的 团聚状 态 对 压 制 性 能影 响最 大 松 散 的软 团 聚 颗 粒 ， 其 压 制 性 能基 本 不 受 影 响 但 是 经 高温 作 用 而 烧 结 在 一起 的硬 团聚 颗 粒 ， 如 粉 ， 一 粉 ， 由于 颗 粒 很 细 、 表 面 能量 很 高 ， 在 还 原 的 高温状 态 下 ， 颗粒 间 除主 要 发 生还 原 反应 外 同 时 不 可避 免 的也 要产 生烧 结 ， 彼此 靠 近 的颗粒 群 体 通 过烧 结颈 “ 桥 接 ” 在 一起 形 成 硬 团聚 体 本 文 称 这 种 硬 团聚颗 粒 群 体 为 桥 接 团粒 桥 接 团粒 的 出现 ， 使 粉 末 的松 装 密 度 急 剧 下 降 ， 压 坯 密 度 也 明显 下 降 另一 方 面 ， 在烧 结 时 ， 桥 接 团粒 在 压 坯 内部形 成 的空 心 骨 架 ， 会 严 重 影 响致 密 化 过 程 进 行 ， 因此 桥 接 团粒 的破 碎 对 实 际 工 业 生产 将 有 重 要 的现 实 意 义 “ 一 ， 近 年 来 随着 各 种 机 械 粉 碎 设备 的开 发 ， 很 多 高 效 的机 械 粉 碎 设 备 相 继 出现 ， 但 是 到 目前 为止 ， 几 乎所 有 的机械 粉 碎 设 备 都 不 能 将 微 米 级粉 末 破 碎 成 纳 米 级 粉末 为此 ， 本 文 用 高速 层 间剪切 破 碎 机对 三 种 粉 末 进 行 了破碎 ， 用 沉 降 曲线 、 、 等 手 段对 破 碎 前后 的粉 末 进 行 观 察 ， 同 时测 定 了破 碎 前 后 粉 末 的 比表 面 及 松 装 密 度 实验 内容 及 方 法 实验 设 备 主 要 仪 器 及 设 备 有 高速 层 间 剪 切 破 碎 机 见 图 ， 己 申报 专 利 、 沉 降天 平 精度 、 高速 离 心 机 高速 层 间剪切 破 碎 机 的基 本 参 数 额 定 转速 拜 一 一 一 「二二手下二 一 门 之 — —， ，尸 收 稿 日期 今 于 修 改 日期 一 一 一 一 垂金 项 目 国家 “ ，， 项 目困 一 一 作者 简介 卢 广 锋 一 ， 男 ， 博 士 研 究生 图 高速 层 间剪 切 机 示 意 图 一液罐 一高速 电机 一定 片 月一动 片 一液 泵 · 卜 ，卜 卜 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．2005．04．019

·466· 北京科技大学学报 2005年第4期 20000rmin',片层间距0.5mm,公称容积300 沉降时间.通过沉降时间对比可以判明层间剪切 mL,工作介质为工业酒精.其原理是采用高速旋 粉碎的效果，显然沉降时间长说明剪切效果好， 转的多孔动片与静止不动的多孔定片之间的高 颗粒进一步细化. 速剪切运动将轴线方向流动的液流（气流）高速 (2)层间剪切破碎时间对粉末粒度的影响. 剪切，悬浮在液流中的固体颗粒，突然受动片的 将表1中编号为1,3两种粉末，按(1)处理方 剪切力打击，而且动片的打击频率高达2×10~3 法分别可得到未经剪切、剪切10和15min的三 ×10min,因此可将微米颗粒进一步粉碎，其最 种混浊液，将这些混浊液经离心沉淀、真空干燥 大的优点是粉碎能量超过高速(1400r~min)搅拌 后利用SEM、TEM观察并测定粉末粒度. 球磨和振动球磨机，不使用研磨球体，没有外来 (3)层间剪切破碎时间对粉末比表面、松装密 杂质、噪音小、破碎效率高，可对微米、纳米级粉 度的影响， 末进行破碎， 将(2)得到的三种粉末分别测定BET比表面 实验操作时，利用工业酒精作为工作介质. 积和松装密度，以便研究和比较剪切破碎前后粉 将粉末与酒精混合后倒入液罐中，打开循环泵， 末的比表面与松装密度的变化规律 混浊液进入循环状态，剪切机开始工作，破碎时 间分别为10,15min:剪切破碎后，将混浊液放出， 2实验结果和讨论 一部分在沉降管中测定沉降曲线以便比较剪切 效果，另一部分混浊液经沉降管10min沉降分离 2,1层间剪切破碎时间与混浊液沉降时间的关系 后的上、下两种混浊液，用高速离心机将混浊液 图2是各种粉末的沉降曲线.由图2中曲线 中的粉末颗粒离心分离出，并用SEM,TEM观察 Bo,B1可以看出，2号常规的微米级WO,粉在2min 并测定粉末粒度，以便研究剪切前后粉末粒度的 内其相对沉降量即可达到10%，约80min后全部 变化. 沉降到底部：但是经层间剪切机破碎10min后 1.2基本原料粉末 (见曲线B),在35min后其相对沉降量才能达到 (1)WO,超细粉，平均粒径≤80nm,未经高速 10% 层间剪切粉碎的原始超声喷雾热转换粉末. 实验发现，2号微米级WO粉经层间剪切后 (2)硬质合金工业用微米级WO,粉，平均粒 悬浊液明显的呈乳化牛奶状.从表1可以看出， 径≤50m,未经剪切的原始粉. 其沉降时间比剪切前大幅度增加，从2min提高 (3)W粉（超声雾化WO,粉经两次低温还原制 到35min.上层液体需30h以上才能完全澄清， 成)，平均粒径≤100nm,未经剪切破碎. 说明层间剪切破碎机对微米级WO,粉颗粒有明 13实验内容和方法 显的破碎效果.其余3号和1号粉即超细W粉和 (1)高速层间剪切破碎时间对沉降曲线和粉 超细WO,粉也有大幅度的提高，见表1和图2中 末沉降时间的影响 曲线Co,C10,C5,A,A1o,A5. 为了研究高速层间剪切破碎时间对粉末的 层间剪切后粉末悬浊液能够进一步分散、乳 破碎效果的影响，使用表1中编号1~3的三种粉 化及沉降时间的增加，说明剪切破碎机对三种粉 末，各300g分别与工业酒精按粉末：酒精=1：10质 末中的尺寸较大的桥接团粒和较大的粉末颗粒 量比混合配成悬浊液，每种编号的粉末各配3份 均有明显破碎效果.总的规律是层间剪切时间越 混浊液，每份5L,其中1份为未经剪切的原始粉 长沉降时间越长， 的混浊液，其余2份在转速为15000r~min的条 2.2电镜观察 件下分别剪切10,15min,制成两种混浊液.用沉 图3中，未经层间剪切的超细WO,粉桥接团 降天平测出各种混浊液的沉降曲线，研究和比较 聚严重，经过剪切处理后，可以看出WO,粉末分 各种混浊液的沉降时间. 散较好，并有一定的细化球化的趋势， 混浊液的沉降时间是在混浊液浓度一定、沉 图4是2号微米级WO,破碎前后的照片，由 降高度一定、温度一定的情况下，先测出每种混 图4(a)可知：破碎前wO,团聚严重且颗粒粗大： 浊液的沉降曲线，同时规定以沉降出相对沉降量 破碎后的WO粉末细小分散，粒度均匀.这说明 10%的粉末所用的时间为实验中所测的混浊液 高速层间剪切破碎机对桥接团粒和微米级WO

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 · 一 ，， 片层 间距 ， 公称 容积 ， 工 作 介质 为工 业 酒 精 其 原 理 是采 用 高速 旋 转 的 多孔 动 片 与 静 止 不 动 的 多孔 定 片之 间 的高 速 剪 切 运 动 将 轴 线 方 向流 动 的液 流 气 流 高速 剪切 ， 悬 浮 在 液 流 中 的 固体颗 粒 ， 突 然 受动 片 的 剪切 力 打击 ， 而 且 动 片 的打击 频 率 高达 “ 护一 ， 一 ’ ， 因此 可将 微 米 颗 粒 进 一 步 粉碎 ， 其 最 大 的优 点是粉碎 能量超 过 高速 · 一 ’ 搅 拌 球 磨 和 振 动 球 磨 机 ， 不 使 用研 磨球 体 ， 没 有 外 来 杂质 、 噪 音 小 、 破 碎 效 率 高 ， 可 对 微 米 、 纳 米 级 粉 末 进 行 破 碎 实验 操 作 时 ， 利 用 工 业 酒 精 作 为工 作 介 质 将粉 末 与 酒 精 混 合 后 倒 入 液 罐 中 ， 打 开循环 泵 ， 混 浊 液进 入 循 环 状 态 ， 剪 切 机 开始 工 作 ， 破 碎 时 间分 别 为 ， 巧 剪 切 破碎 后 ， 将 混浊液放 出 ， 一 部 分 在 沉 降管 中测 定 沉 降 曲线 以便 比较 剪 切 效 果 ， 另一 部 分 混 浊 液 经沉 降管 沉 降分 离 后 的上 、 下 两种 混 浊 液 ， 用 高速 离 心 机 将 混 浊 液 中 的粉 末 颗 粒 离心 分 离 出 ， 并用 ， 观 察 并测 定粉末 粒 度 ， 以便 研 究剪切 前 后粉末粒 度 的 变 化 基本 原 料粉 末 ， 超 细 粉 ， 平 均 粒 径 延 ， 未经 高速 层 间剪 切 粉 碎 的原始 超 声 喷 雾热 转 换 粉 末 硬 质 合 金 工 业 用 微 米 级 粉 ， 平 均 粒 径 簇 娜 ， 未 经 剪切 的原始粉 ， 粉 超 声雾化 粉 经 两 次低温 还 原制 成 ， 平 均 粒 径 簇 ， 未 经 剪 切 破碎 实验 内容 和 方 法 高速 层 间剪 切 破 碎 时 间对 沉 降 曲线 和 粉 末 沉 降 时 间 的影 响 为 了研 究 高 速 层 间剪 切 破 碎 时 间对 粉 末 的 破 碎 效果 的影 响 ， 使 用 表 中编 号 一 的三 种 粉 末 ， 各 分 别与 工 业 酒精 按粉 末 酒精 质 量 比 混 合 配 成 悬 浊 液 ， 每种 编 号 的粉 末 各 配 份 混 浊 液 ， 每 份 ， 其 中 份 为 未经 剪切 的原始 粉 的混 浊 液 ， 其 余 份 在转速 为 · 一 ，的条 件 下 分 别 剪切 ， ， 制 成 两 种 混 浊 液 用 沉 降天 平测 出各种 混 浊 液 的沉 降 曲线 ， 研 究和 比较 各 种 混 浊 液 的沉 降 时 间 混 浊 液 的沉 降 时 间是在 混 浊 液 浓度 一 定 、 沉 降高度 一 定 、 温 度 一 定 的情 况 下 ， 先 测 出每 种 混 浊 液 的沉 降 曲线 ， 同时规 定 以沉 降 出相 对 沉 降量 的粉 末 所 用 的 时 间 为 实验 中所 测 的混 浊 液 沉 降时 间 ， 通 过 沉 降时 间对 比可 以判 明层 间剪切 粉 碎 的效 果 ， 显 然 沉 降 时 间长 说 明剪 切 效 果好 ， 颗 粒 进 一 步细 化 层 间剪 切 破碎 时 间对 粉 末 粒度 的影 响 将 表 中编 号 为 ， 两种 粉 末 ， 按 处 理 方 法 分 别 可 得 到未 经 剪切 、 剪 切 和 巧 的三 种 混 浊 液 ， 将 这 些 混 浊 液经 离心 沉 淀 、 真 空干燥 后 利 用 、 观 察 并 测 定粉 末 粒 度 层 间剪 切 破 碎 时 间对 粉 末 比 表 面 、 松 装 密 度 的影 响 将 得 到 的三 种 粉 末 分 别 测 定 比表 面 积 和松 装 密度 ， 以便研 究和 比较 剪切破 碎前 后粉 末 的 比表 面 与松 装 密 度 的变化 规 律 实验 结 果 和 讨 论 层 间剪切 破碎 时 间与混 浊 液 沉 降 时 间的关 系 图 是 各 种 粉 末 的沉 降 曲线 由 图 中 曲线 。 ， 及 。 可 以看 出 ， 号常规 的微 米 级 ， 粉在 内其 相对 沉 降量 即可 达 到 ， 约 后 全 部 沉 降到底 部 但 是 经 层 间剪切 机 破 碎 后 见 曲线及 ， 在 后 其 相 对 沉 降量才 能达 到 实验 发现 ， 号 微 米 级 粉 经层 间剪 切 后 悬 浊 液 明显 的呈 乳 化 牛 奶 状 从表 可 以看 出 ， 其 沉 降 时 间 比剪 切 前 大 幅度 增 加 ， 从 提 高 到 上 层 液 体 需 以上 才 能完 全 澄清 ， 说 明层 间剪 切 破 碎 机 对 微 米 级 ， 粉 颗 粒 有 明 显 的破 碎 效果 其 余 号 和 号粉 即超 细 粉 和 超 细 。 粉 也 有 大 幅度 的提 高 ， 见表 和 图 中 曲线 ， ，。 ， 巧 ， 。 ， 。 ， ，， · 层 间剪 切 后 粉 末 悬 浊 液 能够 进 一 步 分 散 、 乳 化 及沉 降时 间 的增 加 ， 说 明剪切 破 碎机 对 三 种粉 末 中 的 尺 寸 较 大 的桥 接 团粒 和 较 大 的粉 末 颗 粒 均 有 明显破 碎 效 果 总 的规律 是层 间剪 切 时 间越 长沉 降 时 间越 长 电镜 观 察 图 中 ， 未 经 层 间剪切 的超 细 ， 粉 桥接 团 聚 严 重 ， 经 过 剪 切 处 理 后 ， 可 以看 出 粉 末 分 散 较 好 ， 并有 一 定 的细 化 球 化 的趋 势 图 是 号微 米 级 破 碎 前 后 的照 片 由 图 可 知 破 碎 前 ， 团聚 严 重 且 颗 粒 粗 大 破 碎 后 的 ， 粉 末 细 小分 散 ， 粒 度 均 匀 这 说 明 高速 层 间剪 切 破碎 机 对 桥 接 团粒 和微 米 级

Vol.27 No.4 卢广锋等：WO,粉在高速层间剪切条件下的颗粒破碎特征 ·467· 表1粉未成分、制粉工艺及研磨前后的沉降时间比较 Table 1 Sedimentation time for different powders 编号代号成分 制粉工艺 剪切机转速rm)剪切时间min原始粉沉降时间/min剪切后沉降时间min 1 A WO, 超声喷雾热转化（≤80nm) 15000 10,15 4。-8 A1o280,A1350 2 B WO,常规工业用粉末（≤50m) 15000 10 B=2 Bw=35 3 C W两步H,还原（≤100nm) 15000 10,15 C,=12 Co-60,Cy=80 注：A。为1号未剪切粉，Ao为1号粉剪切10min,A,为】号粉剪切15min,B。为2号未剪切粉，B为2号粉剪切10min,C,为3号未剪 切粉，Co为3号粉剪切10m血，C,为3号粉剪切15min 100 a B % 60 C 40 Cis 20 AI 80 160 240 320 时间min 图2三种粉末剪切沉降曲线 Fig.2 Settlement curves of three kinds of powders before and after being broken 图42号WO,粉末桥接团粒及剪切后粉未的SEM形貌.(a) 剪切前桥接团粒形貌：()剪切破碎后颗粒形貌 Fig.4 SEM images of No.2 WO,bridged particles before(a)and after being broken(b) b 破碎，在TEM10万倍下可以看到，不仅是桥接颈 被破坏掉，而且颗粒也进一步粉碎，通过三种粉 末TEM和SEM照片可以看出，高速层间剪切破 碎机能有效的将WO,和W粉颗粒及其桥接团粒 进行破碎， 23对粉末松装密度和比表面性能的影响 表2为两种粉末经高能剪切粉碎后粉末性能 的变化.由表2可以看出：上述两种粉末经高能 图31号WO,粉未桥接团粒及剪切后粉末的SEM形貌.(a) 剪切粉碎后，松装密度变化很大，几乎都增加了 剪切前桥接团粒形貌；)剪切破碎后粉末颗粒形貌 1倍：而粉末的比表面虽略有增加，但不如松装密 Fig.3 SEM images of No.1 WO,bridged particles before (a)and after being broken (b) 度变化那样明显，这说明“桥接”团粒的破碎对比 表面积的数据影响不十分明显， 粉末有良好的粉碎效果， 这种现象是因为桥接团粒使粉末形成“拱 图5是W粉破碎前后的照片.由图5(a)可以 桥”效应，导致松装密度很低，剪切之后消除了 明显看到破碎前W颗粒的桥接团粒情况.经过 “拱桥”因而能够进行有效的填充，使松装密度增

匕 卢 广 锋等 粉 在 高速 层 间剪切 条 件下 的颗粒破 碎特 征 一 表 粉 末成 分 、 制粉工艺 及 研磨前 后 的 沉 降时 间 比较 几 柱 幻 比 编 号 代 号 成 分 制粉工 艺 剪切 机转速 卜 一 ， 剪切 时 间加 原 始粉 沉 降时 间 剪切 后 沉 降时 间 超 声 喷雾热 转 化 蕊 常规工 业用粉末 〔 林 两 步 还 原 簇 ， ， 。二 。视 ， ， 。 。 二 ， ， ，三 注 。 为 号 未剪切 粉 ， 。 为 号粉剪切 ， ，为 号 粉剪切 而 ， 为 号未剪切 粉 ， 几 。 为 号粉剪切 恤 ， 为 号未剪 切 粉 ， 。 为 号 粉 剪切 ， ， 为 号 粉剪切 ︸ 甘 世母蜕韧咧芝 泌二 ‘ ‘ 拼 一 时 间 访 图 三种 粉 末剪切 沉 降 曲线 啥 的 “ 代 批 图 号 ，粉 末桥接 团粒及 剪切 后粉末的 形 貌 剪切 前桥接 团 粒形 貌 伪 剪切 破碎后 颖粒形 貌 ” 氏 罗 川 图 号 ， 粉末桥接 团粒及 剪切 后粉末 的 形 貌 剪切 前桥接 团粒形 貌 剪切 破碎 后粉末颗粒形 貌 认 沙 币 比 伪 粉 末 有 良好 的粉 碎 效 果 图 是 粉破 碎 前 后 的照 片 由 图 可 以 明显 看 到 破 碎 前 颗 粒 的桥 接 团粒 情 况 经 过 破 碎 ， 在 万 倍 下 可 以看 到 ， 不 仅 是 桥 接 颈 被 破 坏 掉 ， 而 且 颗 粒 也 进 一 步 粉 碎 通 过 三 种 粉 末 和 照 片 可 以看 出 ， 高速 层 间剪 切 破 碎 机 能有 效 的将 ， 和 粉 颗粒 及 其 桥 接 团粒 进 行 破 碎 对 粉 末松 装 密 度和 比表 面 性 能 的影 响 表 为 两种 粉 末 经 高 能剪 切 粉碎 后 粉末 性 能 的变 化 由表 可 以看 出 上 述 两 种 粉 末 经 高 能 剪 切 粉 碎 后 ， 松 装 密 度 变 化 很 大 ， 几 乎 都 增 加 了 倍 而粉 末 的 比表面 虽 略有增 加 ， 但 不如松 装密 度 变 化 那 样 明显 这 说 明 “ 桥接 ” 团粒 的破 碎对 比 表 面 积 的数 据 影 响不 十 分 明显 这 种 现 象 是 因 为桥 接 团粒 使 粉 末 形 成 “ 拱 桥 ” 效应 ， 导致 松 装 密 度 很 低 ， 剪 切 之 后 消 除 了 “ 拱桥 ” 因而 能够 进 行 有 效 的填 充 ， 使松 装 密度 增

·468 北京科技大学学报 2005年第4期 表2高能剪切破碎对粉末性能的影响 50 nm Table 2 Influence of shear milling on different powders 松装密度g·cm)比表面积BET)m2g) 粉末 剪切前剪切后 剪切前剪切后 2.1844 3.5436 5.30 5.98 WO, 0.6531 1.3325 10.80 11.40 3结论 (1)高速层间剪切破碎机可有效地破碎桥接 团粒，并能将微米级脆性WO,粉及W粉末进一 50 nm 步粉碎到纳米级粉末， (2)桥接团粒对粉末的松装密度影响较大，而 对其比表面积影响不很明显， 参考文献 [1]徐金龙，张丽英，林涛，等.纳米级WO,-C0复合氧化物 粉末的制备.北京科技大学学报，2004,26(3)：293 [2]张丽英，林涛。超细晶粒硬质合金复合粉的成形特征粉 末冶金技术，2002,20(1)：3 [3】曹茂盛.超细颗粒制备科学与技术。哈尔滨：哈尔滨工业 图53号W粉未的桥接团粒及剪切后粉末的TEM形貌.(a) 大学出版社，1998.2041 剪切前桥接团粒形貌：)剪切破碎后粉末颗粒形貌 [4]张丽英，郭志猛.纳米硬质合金的桥接团粒对粉末成形性 Fig.5 TEM images of No.3 W bridged particles before (a)and 的影响.北京科技大学学报，2002,242)：103 after being broken (b) [5]ShiJL.Gao JH,Lin Z X.Sintering behaving of fully agglome- rated ultrafine zirconia powder compacts.J Am Ceram Soc, 加，但在剪切前后比表面值变化不大的原因主要 1991,745)1994 [6]张丽英，吴成义.含钒超细晶粒WC-Ni-Fe)系硬质合金 是当粉末颗粒在构成桥接团粒时，只是在烧结颈 复合粉的研制.金属学报，1999,352少：155 的局部区域内损失很少一部分的表面积，因此形 成桥接团粒后比表面减少不很明显. Broken characteristic of WO;particles under the condition of high-speed interlayer shear milling LU Guangfeng,ZHANG Liying,GUO Zhimeng,LIN Tao,WU Chengyi Materials and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The effects of high energy shear broken time on the settlement curve,mean grain size,BET surface area and apparent density of WO,and W powders were studied.The powders after and before being broken were observed directly by TEM and SEM.The results showed that by the new-type high energy shear milling micrometer WO,powder can be broken,and bridged particles in ultrafine W powder can be cracked,with the apparent density of W and WO,powders doubling,but without much influence on their specific surface area. KEY WORDS nanometer powder;high energy shear milling;bridged particle;settlement curve

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 高能剪切破碎对粉末性 能的影响 加 址 搜 民 粉末 松装密度 · 一 今 比表面积 功 · 一 ， 剪切 前 剪切 后 剪切 前 剪切 后 图 号 粉末的桥接团粒及 剪切 后粉末的 形貌 剪切 前桥接 团粒形貌 伪 剪切破碎后粉末顺粒形 貌 价 · 加 · 记 目 悦 批 伪 加 但 在 剪切 前后 比表 面值 变化 不 大 的原 因 主 要 是 当粉末颗粒 在构成 桥接 团粒 时 ， 只 是 在烧 结颈 的局 部 区域 内损 失很 少 一部 分 的表 面 积 ， 因此形 成桥接 团粒 后 比表 面 减 少 不 很 明显 结 论 高速 层 间剪切 破碎 机 可 有 效地 破 碎 桥 接 团粒 ， 并 能将 微 米 级脆 性 ， 粉及 粉 末 进 一 步粉 碎 到纳 米 级粉 末 桥接 团粒对粉末 的松装 密度 影 响较 大 ， 而 对 其 比表 面积 影 响不 很 明显 参 考 文 献 【 徐 金龙 ， 张丽 英 ， 林涛 ， 等 纳米级 一 复合氧 化物 粉 末 的制备 北 京科 技大 学 学报 ， ， 张丽 英 ， 林涛 超细 晶粒硬质 合 金复合 粉 的成 形特征 粉 末冶金技术 ， ， 口 曹茂盛 超细 颖粒制备科学 与技术 哈 尔滨 哈尔滨 工 业 大学 出版社 ， 张丽 英 ， 郭志 猛 纳米硬质 合金 的桥接 团粒对 粉末成 形 性 的影 响 北京科技 大学学报 ， ， 肠 ， 即 ， 吨 加 越溶 邝把 ℃ 山 招 ， ， ， 张丽 英 ， 吴成义 含钒 超细 晶粒 一 困 一 系硬质合 金 复 合粉 的研制 金属 学报 ， ， ， 一 雌舜 ， 付注 妙切 ， ， 乙石 。 ， 甲 助 ， ， ， 五 雌缪 比 切， ， 乡沮 论 ， ， 即 五 朽， 任沙 ， ， 氏 ， 州 留