3.2. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ПОРОШКОВ

  Главная      Учебники - Радиотехника     Технология керамических радио- электронных материалов

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

3.2. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ПОРОШКОВ

Измельчение — это один из методов увеличения активности порошков, степени гомогенности химического состава и накоплении свободной поверхностной энергии, которая при дальнейшем спекании материала выступает как одна из движущих сил процесса. Сущность измельчения — в разрыве поверхностного слоя материала, частицы которого связаны поверхностной энергией, и разъединении внутренних слоев частиц, которые связаны объемными кристаллическими силами сцепления. При этом зарождаются и накапливаются микротрещины, микрощели, уменьшаются размеры частиц, деформируется кристаллическая решетка; рост микроискажений увеличивается при приближении к пределу максимальной удельной поверхности_5та^ В результате возрастает свободная поверхностная энергия порошка. При дроблении крупных частиц (кусков) на несколько частей эта энергия по сравнению с объемными силами ничтожна; при увеличении дисперсности она сильно возрастает.

Степень искажения кристаллической решетки Да (рис. 3.3) определяет активность порошка и может быть взята за некоторый критерий, характеризующий процесс измельчения. Области, содержащие такие искажения, имеют повышенное значение плотности дислокаций и свободной энергии.

Помол не только обеспечивает механическое измельчение частиц, но и наклепывает материал, что увеличивает в частицах структурные несовершенства и повышает общий запас избыточной свободной энергии, хотя с определенного времени помола дисперсность может не изменяться. Скорость измельчения при помоле замедляется по мере приближения размеров частиц к 1 мкм, а для частиц значительно меньших (коллоидных) процесс вообще прекращается.

На поверхностях разрыва межатомных связей некоторое время существуют свободные радикалы, которые приводят к повышению химической активности частиц и порождают обратные измельчению процессы агрегации и коагуляции [31].

В процессе измельчения на микродефектах концентрируются напряжения; при достижении значений, соответствующих какому-либо пределу прочности (разрыв, изгиб, скол и т. п.) вещества, образуются трещины и частицы разрушаются, преодолевая силы химической связи по фронту разрушения.
 

Измельчение проводят в сухом и мокром состоянии. При сухом помоле по мере возрастания дисперсности порошка дробящий эффект становится все менее ощутимым, так как образующиеся тонкие частицы защищают крупные от ударов. При достижении определенной дисперсности происходят процессы агрегации и конгломерации, степень которых возрастает с увеличением S и температуры. К тому же помольный агрегат разогревается, так как при смыкании трещин на частицах поверхностная энергия переходит в тепло. Перед сухим помолом целесообразно порошок просушивать, поскольку влага в небольшом количестве способствует указанным выше процессам.

Измельчение и разрушение твердых тел в значительной степени определяется природой среды, в которой осуществляется помол. Эффективность измельчения возрастает при мокром помоле (в виде суспензии). Отношение «твердая фаза/жидкость» принимается в пределах (1—2)/(1—6). Жидкость оказывает расклинивающее действие в дефектах кристаллов и препятствует слипанию Рис. 3.4. Кинетика измельчения трещин. Этому способствуют и капиллярные силы.

Для контроля степени измельчения используют показатели удельной поверхности и размеров частиц с их гранулометрическим распределением. В производственных условиях первый показатель используется чаще. Гранулометрический состав измельченного материала — это помольная характеристика (рис. 3.6). Кривая 1 показывает относительное преобладание крупных частиц, 2—мелких. В большинстве случаев функции распределения по фракциям не укладываются в закон нормального распределения Гаусса.