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粉体交流 > 技术互动 > 先进陶瓷新型快速烧结技术一览
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先进陶瓷新型快速烧结技术一览

songweidong
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楼主 发表于:2019-11-21 09:03:22
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先进陶瓷材料以其一系列优异的性能,在工业领域扮演着至关重要的角色,然而目前陶瓷材料的广泛应用仍面临许多问题与挑战,其中可靠性、致密度和强度是主要的制约因素。如何在较低烧结温度下实现材料的快速致密化,制备出完全无气孔、结构均匀、晶粒细小且晶界强化的陶瓷块体仍是陶瓷材料科学工作者不断追求的目标。


先进陶瓷烧结概况


传统的陶瓷烧结技术,包括气氛烧结、真空烧结、热压烧结和热等静压烧结等,主要是通过将陶瓷粉体在高温热驱动力的作用下长时间保温,利用原子扩散排出晶粒间的气孔从而致密化的过程。但在高温条件下,原子扩散在促进材料致密化的同时,也会不可避免地导致晶粒长大现象,从而劣化材料的性能。长达数小时甚至数天的保温时间对能源来说是极大的消耗,也不利于工业生产。


在先进陶瓷制备技术和制造装备的革新当中,陶瓷烧结设备与烧结技术的创新是进一步提高先进陶瓷材料性能的最关键因素之一。对此,科研工作者成功开发了多种陶瓷烧结制备新工艺,它们或可降低烧结温度、缩短烧结时间以实现快速致密化;或能提升材料各项性能。



放电等离子烧结(SPS)


SPS技术开创性地将直流脉冲电流引入烧结过程,压头在向材料施加压力的同时也充当电流通过的载体。与传统烧结技术通常利用发热体辐射加热不同,SPS技术借助大电流通过模具或导电样品产生的热效应来加热材料。


对于绝缘样品,通常使用导电性良好的石墨作为模具材料,利用模具的电阻热使样品快速升温;对于导电样品,则可以使用绝缘模具,使电流直接通过样品进行加热。其升温速率可达1000℃/min,当样品温度达到设定值后,经过短时间保温即可完成烧结。



图1:SPS设备的工作原理示意图




闪烧(FS)


FS技术于2010年由科罗拉多大学的Cologna等首次报道,其来源于对电场辅助烧结技术(field-assisted sin-tering technology,FAST)的研究。图2是一种典型的FS装置示意图,待烧结陶瓷素坯被制成“骨头状”,两端通过铂丝悬挂在经过改造的炉体内,向材料施加一定的直流或交流电场。炉体内有热电偶用于测温,底部有CCD相机可实时记录样品尺寸。




图2:FS装置示意图



图3:直流电场对3YSZ烧结速率的影响


与传统烧结相比,FS主要有以下优势:缩短烧结时间并降低烧结所需炉温,抑制晶粒生长,能够实现非平衡烧结,设备简单,成本较低。


冷烧结(CS)





 图4:CS工艺所用设备


振荡压力烧结(OPS)


谢志鹏教授课题组提出在粉末烧结过程中引入动态振荡压力替代现有的恒定静态压力这一全新的设计思想,并在国际上率先研发出一种OPS技术和设备,其基本原理是在一个比较大的恒定压力作用下,叠加一个频率和振幅均可调的振荡压力,将传统烧结中施加的“死力”变为“活力”,振荡压力耦合装置和原理示意图如图5所示。



 图5:振荡压力耦合装置(a)和原理示意图(b)


SHS/QP技术


利用高温自蔓延烧结技术(SHS)可以在短时间里合成材料,但是直接获得的产品往往是多孔、疏松状的,不能作为结构件用。将SHS过程与动态快速机械轴压结合起来,一次完成材料的合成与密实化过程的新工艺成为研究的热点。




图6:“自蔓延高温合成结合快速加压技术”设备的工作原理图


小结

先进陶瓷材料作为工程材料的重要一员,其广泛使用依然受限于传统烧结技术高耗能、高耗时以及产品性能低劣等因素的制约。新型快速烧结技术在特种陶瓷快速制备、材料连接、梯度和纳米陶瓷制备等方面己经体现出其巨大的优势。





Jszhongen
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Jszhongen 发表于:2019-11-28 15:55:08
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优秀


a18959090176
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a18959090176 发表于:2019-11-29 11:39:20
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福建龙亿粉体装备制造有限公司位于龙岩经济开发区,是一家专业从事超细粉体制备机械研发、制造、销售业务的创新型科技企业,通过改进完善环辊磨、立磨、改性机技术,重点推出烘改磨、水磨、气流冲击磨、矿山固液分离机等新产品,主要产品性能指标引领非金属矿及金属矿深加工领域
24小时服务热线18959090176


jwq1990323
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jwq1990323 发表于:2020-03-02 08:56:04
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江阴市豪亚机械制造有限公司适用于粉体行业气力输送、称重配料、大容量高精度气流混合。联系电话:18015361581


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szykj
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szykj 发表于:2020-03-06 11:43:15
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(江阴市申子酉科技设备有限公司,联系电话:13771580324)
 
脉冲式气流混合机 的设计与应用

 要:设计 了新型脉冲式气流混合机 。该混合机具有混合效率高、快速混合、大型化、单位能耗低等特点。

关键  :脉  ;气流 混合  ;设  ;应 

 0引言

 按搅拌动力分类 ,混合设备可分为机械式混合 设备和气流式混合设备 。机械式混合设备经过几十 年的研究 ,已经形成  比较 完善的体  .广泛地在 粉体领域得到应用 ,但多年来技术上没有实质性  突破 ,国内生产厂家众多 ,竞争十分激烈。从结构来  ,机械式混合机 内的机械搅 拌器 (又称搅拌桨或 搅拌叶轮)在混合腐蚀性物料时容易被磨损腐蚀 , 且和物料直接接触可 能会 出现 润滑剂污染产 品的 情况 ,总体来说传统的机械式搅拌混合机存在结构 复杂、混合能力小 、能耗大、混合时物料温升快等缺 点 。浙江省化工研究院有 限公司化机厂设计开发的 新型脉冲式气流混合机无混合臂 或搅拌器等机械 搅拌部件 ,不会产生磨 损和阻塞 问题 ,也没有 摩擦 生热 .也不存在润滑剂污染产品 的情况 .很好 的解 决 了机械式混合设备 的许多缺陷。

 1设计方案

 1.1结构特点 新型脉冲式气流混合机的结构如 图 1所示 ,主 要由过滤器、料仓 、混合头 、出料阀等主要部件组成。 基本原理是利用压缩气体 以脉冲方式 冲击物料上 升、扩散、沉降以达到在短时间内充分混合均匀的 目的。出料为底出料形式 ,出料阀为锥型卸料 阀。

1.2工作原 理

压缩气站供气 ,气 流以脉冲方 式通过混合头的

喷嘴进入料仓 。压缩气体沿锥型卸料阀的锥壁螺旋

上升 。物料受到螺旋式上升的压缩气体 的冲击 ,随

着压缩气体一起螺旋上升膨胀 ,在压缩空气膨胀到

 定程度后物料 向下沉降 ,一个脉冲的混合过程完

成。一个脉冲结束后停顿几秒又开始第二个脉冲的

混合 ,依次循环操作 ,脉 冲式压缩气体带动物料使

物料翻转滚动(同时存 在有扩散混合 、对流混合或

移动混合 ,其 中对流混合或移动混合起主要作用)

以至物料混合均匀。混合后 的废气经过滤器处理后

 回大气。混合完成后 ,打开锥形排料 阀进行排料 

脉冲之间有一定的间歇时问.脉冲的个数和脉冲的

间歇时间由物料特性而定 。整个混合过程大约 l~2

min即可完成。

2特 点

2.1混合速度快

 般粉粒体混合 6~l0个脉冲 .1个脉冲为 0~5

S可调,一批物料混合均匀只需几分钟 。

2.2装填系数可变范围大

装填系数可变范围是 0.2~0.6

2.3混合机 内无机械 转动 部件

没有摩擦生热 ,也不存在润滑剂污染产 品的情

 。另外 ,因为没有剪切力 ,所以某些对剪切力敏感

的产品也能混合。

2.4特别适用于大型、超大型的粉体混合

 次投料量少则几十立方米 ,多则几百立方米 

具有机械混合不可比拟的优势。

2.5使 用简单

整个混合过程可 自动控制 ,安装 、操作 、维修都

很方便。

2.6单位能耗量低

单位能耗约为机械式混合机单位能耗的 30%。

3混合效果与应用前景

3.1混合效果

达到传统机械式混合机 的混合效果 ,物料混合

均匀度达到用户产品指标要求 ,粒子 的粉碎程度 ≤

l‰ 。混合均匀度变异系数(cv)≤5%

 3.2适用性

新型脉冲式气流混合机对各类流动性好、颗粒

密度约为 O.5~0.7g/cm。左右的粉体具有更好的适用

性。

3.3生产优势

新型脉冲式气流混合机具有批处理能力大、混

合速度快 、混合均匀度高 、结构简单、维护工作量少、

单位能耗低等特点 ,特别适合于大批量物料的短

时间均匀混合操作 。以 30m,新型脉冲式气流混合

机为例 ,混合物料密度 0.6g/m,,混合时 间 2rain,

混合物料均匀度达到 95.50%,单位物料耗电量 3.1

kW·h/t。同等处理量 的双螺旋锥形混合机混合 同

 的物料 ,混合时间 25rain,单位物料耗 电量 10-3

kW-h/t。30m 气流式混合机单位物料能耗只需同等

处理量的双螺旋锥形混合机能耗  30.9%。且容积

 大气流式混合机的能耗相对 于机械式混合机能

 越省 

3.4应用前景

新型气流混合机 目前主要应用于纤维素领域 

在这个领域 ,机械式搅拌设备是无法进行适应高粘

度的纤维素粉末 的混合 的。还有在非金属行业 ,新

型脉冲式气流混合机快速混合 以及 大型和超大型

的混合 ,是其他混合设备无可 比拟 的。因此 ,该新型

混合机具有很大的市场潜力。

4结论

新型脉冲式气流混合机 的使用能耗 比机械式

混合机的降低  70%,为混合机行业提供了一种混

合效果好 、能耗低 的混合机 ,并克服了机械式混合

机混合能力小 的缺点 。脉冲式气流混合机具有结构

简单 ,投资运行成本低 ,维护保养更方便 ,使用寿命

 .运行可靠 等特 点。新型脉冲式气流混合机适用

于农药、医药 、染料、食品等行业的粉体混合。




szykj
等级:五级士官
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szykj 发表于:2020-03-06 11:43:19
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(江阴市申子酉科技设备有限公司,联系电话:13771580324)
 
脉冲式气流混合机 的设计与应用

 要:设计 了新型脉冲式气流混合机 。该混合机具有混合效率高、快速混合、大型化、单位能耗低等特点。

关键  :脉  ;气流 混合  ;设  ;应 

 0引言

 按搅拌动力分类 ,混合设备可分为机械式混合 设备和气流式混合设备 。机械式混合设备经过几十 年的研究 ,已经形成  比较 完善的体  .广泛地在 粉体领域得到应用 ,但多年来技术上没有实质性  突破 ,国内生产厂家众多 ,竞争十分激烈。从结构来  ,机械式混合机 内的机械搅 拌器 (又称搅拌桨或 搅拌叶轮)在混合腐蚀性物料时容易被磨损腐蚀 , 且和物料直接接触可 能会 出现 润滑剂污染产 品的 情况 ,总体来说传统的机械式搅拌混合机存在结构 复杂、混合能力小 、能耗大、混合时物料温升快等缺 点 。浙江省化工研究院有 限公司化机厂设计开发的 新型脉冲式气流混合机无混合臂 或搅拌器等机械 搅拌部件 ,不会产生磨 损和阻塞 问题 ,也没有 摩擦 生热 .也不存在润滑剂污染产品 的情况 .很好 的解 决 了机械式混合设备 的许多缺陷。

 1设计方案

 1.1结构特点 新型脉冲式气流混合机的结构如 图 1所示 ,主 要由过滤器、料仓 、混合头 、出料阀等主要部件组成。 基本原理是利用压缩气体 以脉冲方式 冲击物料上 升、扩散、沉降以达到在短时间内充分混合均匀的 目的。出料为底出料形式 ,出料阀为锥型卸料 阀。

1.2工作原 理

压缩气站供气 ,气 流以脉冲方 式通过混合头的

喷嘴进入料仓 。压缩气体沿锥型卸料阀的锥壁螺旋

上升 。物料受到螺旋式上升的压缩气体 的冲击 ,随

着压缩气体一起螺旋上升膨胀 ,在压缩空气膨胀到

 定程度后物料 向下沉降 ,一个脉冲的混合过程完

成。一个脉冲结束后停顿几秒又开始第二个脉冲的

混合 ,依次循环操作 ,脉 冲式压缩气体带动物料使

物料翻转滚动(同时存 在有扩散混合 、对流混合或

移动混合 ,其 中对流混合或移动混合起主要作用)

以至物料混合均匀。混合后 的废气经过滤器处理后

 回大气。混合完成后 ,打开锥形排料 阀进行排料 

脉冲之间有一定的间歇时问.脉冲的个数和脉冲的

间歇时间由物料特性而定 。整个混合过程大约 l~2

min即可完成。

2特 点

2.1混合速度快

 般粉粒体混合 6~l0个脉冲 .1个脉冲为 0~5

S可调,一批物料混合均匀只需几分钟 。

2.2装填系数可变范围大

装填系数可变范围是 0.2~0.6

2.3混合机 内无机械 转动 部件

没有摩擦生热 ,也不存在润滑剂污染产 品的情

 。另外 ,因为没有剪切力 ,所以某些对剪切力敏感

的产品也能混合。

2.4特别适用于大型、超大型的粉体混合

 次投料量少则几十立方米 ,多则几百立方米 

具有机械混合不可比拟的优势。

2.5使 用简单

整个混合过程可 自动控制 ,安装 、操作 、维修都

很方便。

2.6单位能耗量低

单位能耗约为机械式混合机单位能耗的 30%。

3混合效果与应用前景

3.1混合效果

达到传统机械式混合机 的混合效果 ,物料混合

均匀度达到用户产品指标要求 ,粒子 的粉碎程度 ≤

l‰ 。混合均匀度变异系数(cv)≤5%

 3.2适用性

新型脉冲式气流混合机对各类流动性好、颗粒

密度约为 O.5~0.7g/cm。左右的粉体具有更好的适用

性。

3.3生产优势

新型脉冲式气流混合机具有批处理能力大、混

合速度快 、混合均匀度高 、结构简单、维护工作量少、

单位能耗低等特点 ,特别适合于大批量物料的短

时间均匀混合操作 。以 30m,新型脉冲式气流混合

机为例 ,混合物料密度 0.6g/m,,混合时 间 2rain,

混合物料均匀度达到 95.50%,单位物料耗电量 3.1

kW·h/t。同等处理量 的双螺旋锥形混合机混合 同

 的物料 ,混合时间 25rain,单位物料耗 电量 10-3

kW-h/t。30m 气流式混合机单位物料能耗只需同等

处理量的双螺旋锥形混合机能耗  30.9%。且容积

 大气流式混合机的能耗相对 于机械式混合机能

 越省 

3.4应用前景

新型气流混合机 目前主要应用于纤维素领域 

在这个领域 ,机械式搅拌设备是无法进行适应高粘

度的纤维素粉末 的混合 的。还有在非金属行业 ,新

型脉冲式气流混合机快速混合 以及 大型和超大型

的混合 ,是其他混合设备无可 比拟 的。因此 ,该新型

混合机具有很大的市场潜力。

4结论

新型脉冲式气流混合机 的使用能耗 比机械式

混合机的降低  70%,为混合机行业提供了一种混

合效果好 、能耗低 的混合机 ,并克服了机械式混合

机混合能力小 的缺点 。脉冲式气流混合机具有结构

简单 ,投资运行成本低 ,维护保养更方便 ,使用寿命

 .运行可靠 等特 点。新型脉冲式气流混合机适用

于农药、医药 、染料、食品等行业的粉体混合。




cathalia
等级:上等兵
累计积分:11
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cathalia 发表于:2020-12-23 09:18:02
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