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深圳市叁星飛榮機械有限公司
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碳化物陶瓷間的原子多以較強的共價鍵結合，因而表現(xiàn)出熔點高、硬度大，機械強度高，化學穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良性能，有些還具有特殊的電、磁或熱學性能，已在機械、化工、電子、航天、航空等許多領域中得到應用。但由于碳化物陶瓷中強的共價鍵結合，使得燒結比較難。近年來，圍繞著碳化物陶瓷的燒結溫度，采用一些先進的工藝做了深入的研究，歸納起來有效途徑：一是采用超細粉體原料，二是利用先進的燒結工藝，三是制備它們的復相或復合陶瓷。因此超細粉體的制備已經(jīng)成為各種碳化物材料研究的重點。
制備超細粉體有“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。
當前通過“自上而下”有效地工業(yè)化制備超細粉體的最有效設備是砂磨機，而市場上絕大多數(shù)是臥式砂磨機，但是臥式機和傳統(tǒng)立式機普遍存在四大難點難以解決，如機械密封容易泄漏及損壞、分離網(wǎng)容易堵塞、難以用超細珠實現(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，臥式機基本無計可施。
針對四大難點，叁星飛榮公司自主研發(fā)生產(chǎn)的具有獨立知識產(chǎn)權的立式無軸封無篩網(wǎng)砂磨機可實現(xiàn)各種碳化物的超細粉體的產(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交流會”上作了“高能砂磨機制備碳化物超細粉體的產(chǎn)業(yè)化應用”的報告。報告中詳細介紹了工業(yè)化制備超細碳化物的實踐工作。
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)過超細研磨后，峰形（半峰寬）變寬，毛刺增多，說明結晶度下降，這是穿晶破碎導致晶面破壞所致。
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，碳化硼的特征峰逐漸減弱，硼酸特征峰逐漸增強，說明在水基研磨體系中存在以下反應，而且顆粒越細，活性越強，水解反應越明顯：
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)化應用實踐可知，立式無軸封無篩網(wǎng)砂磨機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)的結構設計決定了它可用于超硬耐磨的碳化物陶瓷材料的超細研磨；
（2）實驗過程采用分級研磨工藝，可實現(xiàn)有效的高效率超細研磨；
（3）該設備具有離心分離及分級功能：離心分離的作用，細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，在磨腔內多磨幾次甚至幾十次，很快被磨細；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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