碳化物陶瓷間的原子多以較強(qiáng)的共價鍵結(jié)合,,因而表現(xiàn)出熔點(diǎn)高,、硬度大,機(jī)械強(qiáng)度高,,化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良性能,,有些還具有特殊的電、磁或熱學(xué)性能,,已在機(jī)械,、化工、電子,、航天,、航空等許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。但由于碳化物陶瓷中強(qiáng)的共價鍵結(jié)合,,使得燒結(jié)比較難,。近年來,圍繞著碳化物陶瓷的燒結(jié)溫度,,采用一些先進(jìn)的工藝做了深入的研究,,歸納起來有效途徑:一是采用超細(xì)粉體原料,二是利用先進(jìn)的燒結(jié)工藝,,三是制備它們的復(fù)相或復(fù)合陶瓷。因此超細(xì)粉體的制備已經(jīng)成為各種碳化物材料研究的重點(diǎn),。
制備超細(xì)粉體有“自下而上(Bottom-up)”和“自上而下(Top-down)”這兩種方法,。“自下而上”指在材料化學(xué)合成的過程中通過控制材料的成核和長大,,從而控制產(chǎn)物的尺寸制備納米顆粒,;“自上而下”則是借助各種外力對塊狀顆粒粉碎,從而制備納米顆粒,。
當(dāng)前通過“自上而下”有效地工業(yè)化制備超細(xì)粉體的最有效設(shè)備是砂磨機(jī),,而市場上絕大多數(shù)是臥式砂磨機(jī),但是臥式機(jī)和傳統(tǒng)立式機(jī)普遍存在四大難點(diǎn)難以解決,,如機(jī)械密封容易泄漏及損壞,、分離網(wǎng)容易堵塞,、難以用超細(xì)珠實(shí)現(xiàn)納米級研磨以及研磨產(chǎn)品粒度不均勻。特別是遇到碳化物這類超硬,、耐磨性好的陶瓷粉體材料,,臥式機(jī)基本無計可施。
針對四大難點(diǎn),,叁星飛榮公司自主研發(fā)生產(chǎn)的具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的立式無軸封無篩網(wǎng)砂磨機(jī)可實(shí)現(xiàn)各種碳化物的超細(xì)粉體的產(chǎn)業(yè)化制備,。叁星公司董事長--謝小飛先生在“2018年全國碳化物粉體與陶瓷制備技術(shù)交流會”上作了“高能砂磨機(jī)制備碳化物超細(xì)粉體的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”的報告。報告中詳細(xì)介紹了工業(yè)化制備超細(xì)碳化物的實(shí)踐工作,。
一,、碳化硅
圖1 不同磨介研磨碳化硅的粒度隨時間的分布圖
圖2 不同磨介的磨耗分析圖
由圖1與可知:1.磨介越大、顆粒越粗,,磨耗越大,;反之亦然;2.為減少磨耗,,應(yīng)選擇硬度≥被磨物料硬度的磨介,。
圖3 碳化硅的SEM圖
圖4 碳化硅的XRD分析圖
由圖3與圖4可知:物料經(jīng)過超細(xì)研磨后,峰形(半峰寬)變寬,,毛刺增多,,說明結(jié)晶度下降,這是穿晶破碎導(dǎo)致晶面破壞所致,。
二,、碳化硼
圖5 碳化硼的SEM圖
圖6 碳化硼的XRD分析圖
由圖5與圖6可知:研磨時間越長,顆粒越細(xì),,碳化硼的特征峰逐漸減弱,,硼酸特征峰逐漸增強(qiáng),說明在水基研磨體系中存在以下反應(yīng),,而且顆粒越細(xì),,活性越強(qiáng),水解反應(yīng)越明顯:
三,、碳化鎢
圖7 碳化鎢的SEM圖
四,、碳化鈦
圖8 碳化鈦的SEM圖
五、碳化釩
圖9 碳化釩的SEM圖
六,、碳化鉬
圖10 碳化鉬的SEM圖
七、碳化鋯
圖11 碳化鋯的SEM圖
從碳化物的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用實(shí)踐可知,,立式無軸封無篩網(wǎng)砂磨機(jī)可以輕松制備得到亞微米粒級和納米粒級各種碳化物材料,,而且研磨效率高,產(chǎn)品顆粒分布窄,,究其因主要為:
(1)無軸封無篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了它可用于超硬耐磨的碳化物陶瓷材料的超細(xì)研磨,;
(2)實(shí)驗(yàn)過程采用分級研磨工藝,,可實(shí)現(xiàn)有效的高效率超細(xì)研磨,;
(3)該設(shè)備具有離心分離及分級功能:離心分離的作用,細(xì)顆粒物料被排出磨腔,,研磨次數(shù)少,,可防止過磨;大顆粒物料不能排出,,在磨腔內(nèi)多磨幾次甚至幾十次,,很快被磨細(xì);最終產(chǎn)品顆粒非常均勻,,分布很窄,;
(4)磨珠能量主要施加在對粗顆粒的有效研磨上,有用功比例增大,,有效研磨效率增加,。
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