粉体工程复习重点
粉体的化学制备方法:1、气相反应法:a、气相分解法 b、气相合成法 c、气-固反应法 2、液相反应法:a、沉淀法 b、水热法 c、溶胶-凝胶法 d、冷
冻干燥法 e、喷雾法
溅射法制备纳米微粒的原理: 用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入 Ar 气(40~250 Pa), 两电极间施加的电压范围为 0.3~1.5 kV。 由于两电极间的辉光放电使 Ar 离子形成,在电场的作用下 Ar 离子冲击阴极靶材表面(加热 靶材),使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积下来。
用溅射法制备纳米微粒有以下优点: 1、 粒子的大小及尺寸分布主要取决于两电极间的电压、 电 流和气体压力。靶材的表
面积愈大,原子的蒸发速度愈高,超微粒的获得量越多。
2、用溅射法制备纳米微粒有以下优点: a.可制备多种纳米金属。包括高熔点和低熔点金
属,而常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属; b.能制备多组元的化合物纳米微粒,如
体积学说: 表面积学说:
裂缝学说:
根据试验研究证实:粗碎时新生表面积不多,体积假说较为准确,裂缝假说结果不可靠; 细碎时(破碎到 10μm 以下时)裂缝假说求得的数据过小,此时新生表面积增加,表面能
慢慢倾斜,当粉体开始滑动时,板面与水平面之间的夹角,一般规定滑落时角度的 90%为 滑动角。
(29)内摩擦角的意义 内摩擦角的两种测量方法(三轴压缩试验法和直剪法)的具体步骤 粉体在运动时,颗粒内部的结构会发生变化,从而导致相互之间作用也发生变化,通常用 运 动内摩擦角 来表征粉体流动时的摩擦特性 在测量静摩擦角的直剪法中,随着剪切盒的移动,剪切力逐渐增加,当剪切力达到几乎不 变时的状态即所谓的动摩擦状态,这时所测得的摩擦角即认为动内摩擦角
直接剪切试验可在图所示的剪切仪上进行。剪切仪由剪切槽、加载装置和记录仪三个基本部 分组成。剪切槽包括底座、剪切环和顶盖。法向压力利用垂直作用的压实裁荷,剪切作用力 通过电或机械传动装置施加于剪切环。传动装置上装有力传感器或测力计,用于测量作用在 底座和剪切环间接触平面内的剪应力。
(30)直筒型简仓和圆锥形料斗中粉体压力分布特点。粉体压力与液体压力的区别
(15)粉体的填充指标(容积密度、填充率、空隙率)及其定义 容积密度的概念:在一定填充状态下,单位填充体积的粉体质量,也称表现密度,以 kg/m3
为单位。公式: 填充率:在一定填充状态下,颗粒体积占粉体体积的比率。公式: 空隙率:空隙体积占粉体填充体积的比率 公式: (16)等径球形颗粒群的规则填充的平面排列形式,等径球形颗粒规则填充的最疏填充方式 和最密填充方式 他们可以组合成彼此平行的和相互接触的排列,构成变化无限不同的规则二维球层,常见有 正方形形式和等边三角形形式 最疏填充方式:立方体填充,立方最密填充 (17)什么是粉体填充的壁效应? 随机填充时,在接近固体表面的地方会使随机填充中存在局部有序,紧挨着固体表面的 颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层,这种现象称为壁效应 (18)等径球的六方系排列有哪两种基本排列形式?在空间中分别是怎么排列的?这两种排 列中分别有什么空间形式的空隙?这些空隙是怎么围成的? (19)什么是 horsfield 填充?
(32)屈服轨迹及其测量方法 作业题
(33)开放屈服以一定的密实最大主应力 1 作用粉体下压实,然后取 去圆筒,在不加任何侧向支承的情况下,若被密实的粉体试样不倒塌,则其具有一定的密实 强度,称为开放屈服强度 fc。
(33)流动函数的定义意义 松散颗粒粉体的流动取决于由密实而形成的强度
(1)三轴径 利用外接长方体的长、宽、高定义粒子尺寸称三轴径
(2)投影圆当量径 以与颗粒轮廓性质相同的圆的直径表示粒度,与投影面积相等的圆的直径称为投影圆 当量径,表示为 DH=(4a/π)1、2
(3)球当量径(表面积球当量径、体积球当量径、比表面积球当量径)
(4)粉体粒度分布的频率分布函数物理意义 它表示一系列粒径区间中颗粒的百分含量,即可理解为在粉体样品中,某一粒度大小
(31)粉体的两种重力流动模式及其优缺点
漏斗流:平底或带料斗的料仓中,由于料斗的斜度太小或斗壁太粗糙,颗粒料难以沿斗壁 滑动,颗粒料是通过不流动料堆中的通道到达出口的。这种通道常常是圆锥形的,下部的 直径近似等于出口有效面积的最大直径。 特点: (1)先入后出; (2)引起偏析、突然涌动、物料容重发生变化,会造成因贮存而结块等后果,但对那些不 会结块或不会变质的物料,且卸料口足够大,可防止搭桥或穿孔的许多场合,漏斗流料仓 可以满足要求; (3)是局部流动,减少了料仓的有效容积,易发生塌落、结拱等不稳定流动,操作控制较 难。
(7)正态分布的频率分布函数表达式、曲线特点及其标准偏差
(8)对数正态分布的频率分布函数表达式、曲线特点及其标准偏差 (9)由颗粒群某物理特性的定义函数求颗粒群平均粒径 (10)假设颗粒群粒度频率分布函数符合对数正态分布,求 P15 页表 2-8 中各种平均粒径具 体表达式(类似作业,强调推导过程) (13)体积形状系数、表面积形状系数、比表面积形状系数的定义
整体流: 带有相当陡峭而光滑的料斗筒仓内,物料从出口的全面积上卸出的模式。整体流 中,流动通道与料仓壁或料斗壁是一致的,全部物料都处于运动状态,并贴着垂直部分的 仓壁或收缩的料斗壁滑动。 特点: (1)符合“先进先出”的运动特点,减少贮存期物料的结块、变质、偏析等问题,而且不 同批次、高度的物料层基本无交叉; (2)减少不稳定流动,使粉体的密度基本保持恒定,有利于计量
(20)同一种物料多组元的颗粒体系中最紧密堆积时各组元的体积分数(作业题) 书上第 28 页
(21)粉体层中静态液体的四种存在形式? (22)什么是液体架桥?颗粒间液体架桥所引起的颗粒间的附着力与哪些因素有关?
液体表面的张力、界面的主要曲率半径 R1、R2、两角
(23)T 孔隙(三角孔)抽吸压力、R 孔隙(四角孔)抽吸压力。实际粉体填充层孔隙的抽 吸压力(作业)
(24)液体在粉体层毛细管中的上升高度与那些因素有关?
表面张力、接触角等 (25)什么是应力莫尔圆?由莫尔圆求粉体层中某点处任一方位截面上的应力状态,有哪些 规律可循?
莫尔圆(应力圆):在以正应力和剪应力为坐标轴的平面上,用来表示物体中某一点各 不同方位截面上的应力分量之间关系的图线。
莫尔圆总结: (1)平面应力状态下,由任意已知的两垂直截面上应力状态可获得一个应力 莫尔圆; (2)粉体中任一点处任一方位截面上的应力状态可用莫尔圆上的一点表示。 (3)莫尔圆上任意两点与圆心所成的夹角是这两点所代表的受力面间夹角的 2 倍。
Al52Ti48, Cu91Mn9,及 ZrO2 等; c. 通过加大被溅射的阴极表面可提高纳米微粒的获
得量。
(41)粉碎的基本概念:粉碎比(公称粉碎比、真实粉碎比)、粉碎级数。
(42)被粉碎物料有哪些特性、这些特性对粉碎有哪些影响? 【作业】
(43)粉碎流程的分类。粉碎方法有哪些?粉碎的三种破碎模型 粉碎流程的分类:1、简单的粉碎流程 2、带预筛分的粉碎流程 3、带检查筛分的粉碎流程 4、 带预筛分和检查筛分的粉碎流程 粉碎的方法:1、挤压粉碎 2、挤压-剪切粉碎 3、冲击粉碎 4、研磨、磨削粉碎 粉碎模型:
。 FF = σ1 即密实主应力和开放屈服强度的比值 fc
(34)流动因数的定义意义
ff = σ1 σ1
流动函数 FF 和流动因数的差异:前者越大,粉体流动性越好;后者越大,粉体流动性越差。 【作业】
(35)流动判据 【作业】
(36)形成整体流的条件 料斗必须足够陡峭,使粉体物料能沿料斗壁流动,而且料斗底部的开口也要足够大以防止形
测量方法有:排出角法、注入角法、滑动角法以及剪切盒法等多种。
壁摩擦角:壁摩擦角 Φw 是指粉体与壁面之间的摩擦角,反应了粉体层与固体壁面的摩擦性 质。指粉体层与固体壁面之间摩擦角。它的测量方法和剪切试验完全一样。剪切箱体的下箱 用壁面材料代替,再拉它上面装满了粉体的上箱,测量拉力即可求得
滑动摩擦角:滑动摩擦角 Φs 是指单个颗粒与壁面之间的摩擦性质。将载有粉体的平板逐渐
在表征粉末体性质,具体物理现象和单元过程等函数关系时,把颗粒形状的有关因素概 括为一个修正系数加以考虑,该系数即为形状系数
(14)粒径测量方法有哪些?重点了解筛分法、库尔特计数器、激光粒度仪测量粒度的原理 粒度测试的方法很多,具统计有上百种,目前常用的有沉降法、激光法、筛分法、图像 法和电阻法五种
激光衍射法又称小角度激光光散射法,应用了完全的米氏散射理论。颗粒在激光束的照 射下,散射角与颗粒直径成反比,散射光强与角度 的增加呈对数规律衰减。
(43)循环负荷率及其实用公式、选粉效率 循环负荷率: 粗颗粒回料质量与粉碎(磨)产品质量之比。数学表达式:
K=L/Q×100% 其中 k 为回料质量、L 为产品质量 选粉效率: 检查筛分或选粉设备分选出的合格物料质量 m 与进该设备的合格物料总质量 M 之比称为选 粉效率,用字母 E 表示。
E=m/M×100% (44)混合粉碎的可能的效果极其原因有哪些?(有疑问) 硬质物料对软质物料具有“屏蔽”作用,因而使软质物料受到保护,从而使其粉碎速度减 缓;反过来,软质物料对硬质物料具有“催化”作用,因而使其粉碎速度加快。 易碎的物料混合粉碎时比其单独粉碎时来得细,难碎物料比其单独粉碎时来得粗是普遍现 象。在以挤压粉碎和磨削粉碎为主要原理的粉碎情形(如辊压磨、振动磨和球磨)时,这 种现象更明显。 (45)粉碎功耗定律里体积学说、表面积学说、裂缝学说,这三个学说的内容、表达式、各 自的适应范围
成料拱。 形成整体流的条件为 FF>ff
(37)卸料口孔径的设计原则 【书上 50 页】
(38)什么是粉体偏析?偏析的机理是什么?防止偏析的措施有哪些?
❖ 偏析:是指粉体颗粒在运动、成堆或从料仓中排料时,由于料径、颗粒密度、颗粒 形状、表面特性等差异而引起的粉体组成呈现不均质的现象。