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