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影响球磨质量的因素分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-05-04

    在球磨机中,物料的研磨效果除了与自身的性质有关外,还与球磨罐的尺寸、球磨介质与磨料之间的碰撞速度及碰撞速率、球磨罐中物料的多少、球磨罐中球磨介质尺寸及其质量与磨料的质量之比(球料比)、球磨的时间、球磨的环境等因素有很大关系。
1.1球磨机类型
    对于上述球磨机,磨球在球罐内的运动方式、运动速度、磨球与粉末间能量传递方式、球磨功率及效率等都不同,球磨后物料的生成相也有很大差异‘151。王谦‘161的研究表明:球磨机输入的能量不同,粉末结构演变不同,粉末的畸变程度和晶粒大小也不一样。使用输入能量高的振动型球磨机球磨时,Ti可以完全过饱和固溶于Al,甚至产生了部分非晶相和有序相,输入能量较低的行星式球磨机则不能,更不能形成非晶相。
1.2球磨转速和磨球直径
    球磨机的转速和磨球的直径决定了传递给粉末的能量。柳林‘131的研究发现,在磨球直径小、球磨机转速低的情况下,由于球磨能量低,Mo/Si不发生任何固态反应。随着磨球直径与球磨机转速的升高,球磨能量逐渐增加,不仅加快Mo/Si的反应速度,而且生成了两种不同结构的MoSi2(即aMoSi2和3MoSi:)。同样,张二林、杨元政、成钢的研究发现,通过提高球磨机的转速,增加球磨强度,可以促使非晶态较早形成。
1.3球料比
    在所有的球磨机工作时,磨球与粉末的质量比(球料比)是影响机械合金化产物的重要工艺参数之一。何正明等研究表明,随着球料比增大,物料与磨球的碰撞几率和磨削面积增大,球磨的效率明显提高;但是球料比过大,超过某一极限时,由于磨球之间碰撞增多,导致球磨效率逐渐降低,反而使合金化的过程减慢。马明亮、柳林等在相关的实验中也证明了这一点。
1.4球磨环境
    由于球磨时,粉末颗粒急剧变小,产生大量新鲜表面,粉末中的变形储能很高,各物质之间极易发生反应,所以在高能球磨时,一般要对球罐抽真空并充入保护气体( Ar),防止空气对粉末的污染[15,22]。相关的研究指出,空气中氧气的污染,造成非晶化的转变被抑制,难于形成金属间化合物。
1.5球磨持续时间
    在球磨机上进行机械合金化时,可连续研磨,也可断续研磨,随着球磨持续时间的延长,磨球通过碰撞、挤压传递给粉末的机械能不断累积,导致混合粉末发生一系列显著的相变。高岩、杨景海‘24 3通过对Ti/Fe系进行球磨获得纳米晶TiFe合金时指出,随着球磨时间的延长,混合粉出现如下变化:Ti/Fe混合粉、Fe基亚稳态过饱和固溶体、非晶、FeTi金属间化合物。说明在球磨初期,随着时间的延长,粉末的粒度急剧下降,进一步球磨,尺寸逐渐趋于稳定。当粉末发生相变时,首先形成亚稳相(过饱和固溶体、非晶相等),再延长球磨时间,亚稳相逐步向稳定相转变,粉末不再细化。因此,适度的控制球磨时间,是获得所需产物的一个重要因素。
1.6球磨方式
    球磨方式对球磨产物有一定影响。湿磨时,粉末容易粘附于球表面上,增加了磨球撞击粉末的机会,使磨球的能量可以更多地传递到粉末上,而且,添加的有机溶剂可以降低粉末的表面能,限制粉末的团聚,有利于粉体细化;干磨时,新鲜表面不断地暴露出来,化学亲和力强,粉末易于粘接在一起,不利于粉末的细化。加入有机溶剂的量对球磨效果也有一定影响:加入量大,则料浆很稀,不容易粘在球上,不能发挥湿磨的长处;而加入量太少,则粉料又过于粘稠,不利于磨球运动,使球磨效率降低。
1.7其他因素
    球磨过程中影响到物料质量的因素还有:球磨罐的填充率,磨球弹性模量、密度、硬度,磨球分布的均匀性,球磨温度以及物料本身的性质等。
2、机械合金化技术设备的展望
    随着对MA研究的深入,一些经过改进的新型研磨设备不断涌现,如:棒式研磨机、改进型棒式研磨机、单磨球研磨设备,以及其他多种经过特殊设计的研磨设备,在某些MA工艺中还将轧制工艺与研磨相结合,推动了机械合金化技术合成新型材料的发展。但是,由于机械合金化过程的复杂性,有关合金化的机制尚未成熟,对于合金化方面的理论研究,还有很大差异,制约了合金化设备的开发与应用。借助于计算机模拟技术对机械合金化过程中颗粒的形成机理、颗粒与基体的界面特征、强化机制以及微观结构和力学性能的关系进行定量分析,探索球磨机各参数对机械合金化作用的内在联系和规律,对球磨机的各设计参数进行优化,利用机电一体化技术对球磨机的参数进行检测和调整,根据不同的物料性质和要求,采用最优的球磨工艺参数,采用复合的运动方式,提高磨球的传递能量,提高球磨的效率,改善机械合金化设备的性能,对机械合金化的实际应用和理论研究具有重要意义。

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