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青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司

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美國UP高能攪拌球磨在機(jī)械合金化中的應(yīng)用

美國UP高能攪拌球磨在機(jī)械合金化中的應(yīng)用
美國UP青島工廠--青島聯(lián)瑞  2021-02-08  |  閱讀:2052

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何為攪拌磨





     攪拌磨(英文名Attritor)是一種帶研磨介質(zhì)的磨機(jī),通常被稱為攪拌式研磨機(jī) 。其攪拌軸帶動研磨介質(zhì)攪動,使得研磨介質(zhì)處于內(nèi)部多孔類型無規(guī)則的狀態(tài),也稱動力學(xué)多孔性。


攪拌磨的誕生

安德魯·賽格瓦力博士(Dr. Andrew Szegvari)開發(fā)出了一種新的制造橡膠制品的液體乳膠工藝,他準(zhǔn)備在法國巴黎的一次展覽上展示他的研究成果。當(dāng)時他迫切需要一個極其精細(xì)的對硫的分散度來完成硫化過程。但是在他的時代,傳統(tǒng)的球磨方法要需要足足一個星期才能把硫研磨到他所需要的分散度。但是最嚴(yán)峻的問題就是時間!因?yàn)檎箷R上就要開始了......賽格瓦力博士忽然產(chǎn)生了一個想法,他用了一把鵝卵石,一個金屬加侖桶,一個臺小型鉆床做成了一臺簡易的設(shè)備,用這個東西他僅用了一小時就達(dá)到了他當(dāng)時所需要的分散度,就這樣,安德魯·賽格瓦力博士的第一臺攪拌研磨機(jī)誕生了!

第一臺設(shè)備所運(yùn)用的研磨介質(zhì)的隨機(jī)運(yùn)動的動力學(xué),成為了安德魯·賽格瓦力博士(Dr. Andrew Szegvari)的新的介質(zhì)研磨技術(shù)的基石,也就是大家廣為所知的攪拌研磨和分散技術(shù)( Attritor grinding and dispersing)。

在1945年安德魯·賽格瓦力博士(Dr. Andrew Szegvari)成立了Union Process公司來幫助推進(jìn)化學(xué)和過程工程學(xué)的結(jié)合,對于研磨和分散工藝的開發(fā)與市場營銷是新的Union Process公司成功的關(guān)鍵。其實(shí)Union Process大家后來所熟知的美國UP公司,公司后來所生產(chǎn)的的攪拌磨設(shè)備也被大家成為UP磨或者賽格瓦力磨。2005年美國UP公司已經(jīng)在中國設(shè)廠,工廠就坐落于美麗的海濱城市青島,命名為青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司。

攪拌磨的工作原理
 

Union Process的Attritor其結(jié)構(gòu)示意圖磨介和顆粒的運(yùn)動如下:

 在這種狀態(tài)下,磨介和顆粒之間產(chǎn)生碰撞和剪切,以及不規(guī)則的運(yùn)動,從而把顆粒打碎。

 


傳統(tǒng)合金技術(shù)痛點(diǎn)
 

有些金屬之間不易形成合金是現(xiàn)代技術(shù)的一大難點(diǎn)問題。例如,很難通過常規(guī)技術(shù)將具有高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)的金屬合金化。即使這兩種金屬可以形成液態(tài)溶液,但熔點(diǎn)較低的金屬在冷卻和固化過程中仍趨于分離。


機(jī)械合金化
 

在過去的幾年中,已經(jīng)開發(fā)出一種新的金屬復(fù)合技術(shù),該技術(shù)打破了常規(guī)合金化的許多局限性,它被稱為機(jī)械合金化。

 

機(jī)械合金化最初是為了添加不溶于液體的合金(氧化物)而發(fā)展起來的。極穩(wěn)定的化合物不與液態(tài)金屬形成溶液的現(xiàn)象很普遍,不僅是氧化物,氮化物和碳化物也是如此。機(jī)械合金化可以看作是在金屬或合金中形成任何液態(tài)不溶分散的一種方法,前提是能加入足夠的韌性金屬粉末。

 

在該過程的早期階段,金屬粉末仍然相當(dāng)軟,而且它們結(jié)合在一起形成較大顆粒的趨勢占主導(dǎo)地位。粒徑分布變寬,有些粒徑的直徑比原始粒徑大兩到三倍(體積大十倍)。隨著這一過程的繼續(xù),顆粒變得更硬,它們可以承受變形而不會破裂。較大的顆粒在被磨介球撞擊時更容易出現(xiàn)裂紋并破裂。隨著時間的推移,結(jié)合的趨勢和斷裂的趨勢趨于平衡,顆粒尺寸在一個狹窄的范圍內(nèi)穩(wěn)定下來。

 

 
 

經(jīng)過長時間的處理后,內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化速度略有下降趨勢,因?yàn)轭w粒變得非常堅(jiān)硬。硬度是應(yīng)變能積累的結(jié)果,最終得到一個稱為飽和硬度的恒定值。

 

我們已經(jīng)證明,一種金屬或非金屬在另一種金屬中的分散程度可以通過機(jī)械合金化工藝來嚴(yán)格控制,如果這兩種金屬需形成固溶體,那么可用機(jī)械合金化來實(shí)現(xiàn)這一目的,而無需借助非常高的溫度。另一方面,如果這兩種金屬不溶于固態(tài)(如鐵和銅),則可實(shí)現(xiàn)其中一種金屬在另一種金屬中的極細(xì)微分散。


高能攪拌球磨與傳統(tǒng)滾筒磨優(yōu)勢對比
 

制備細(xì)金屬粉末的一種方法是在球磨機(jī)中研磨粗粉。然而,用這種方法獲得的粉末的細(xì)度存在實(shí)際的限制:隨著研磨的繼續(xù),顆粒開始熔合在一起,有時會添加潤滑劑(例如煤油或脂肪酸)以防止顆粒接觸。雖然潤滑劑可以使研磨更精細(xì),但它們可能會嚴(yán)重污染粉末并使其制成的合金變質(zhì)。細(xì)磨的另一個嚴(yán)重限制是細(xì)金屬粉末容易自燃。

 

為了快速制備金屬復(fù)合材料,消除最終粉末均勻性對初始粉末尺寸的依賴性,并避免細(xì)粉的危害,轉(zhuǎn)向相比傳統(tǒng)球磨機(jī)能產(chǎn)生更高能量的球磨機(jī)。傳統(tǒng)的球磨機(jī)由一個旋轉(zhuǎn)的水平滾筒組成,滾筒的一半裝滿磨介球。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn),磨介球落在正在研磨的金屬粉末上;研磨速度隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增加。然而,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時,作用在磨介球上的離心力超過了重力,并且擋板被固定在滾筒壁上。此時研磨動作停止。一種能產(chǎn)生更高能量的球磨機(jī)是由一個裝有攪拌臂的立式研磨缸組成。強(qiáng)勁的發(fā)動機(jī)使研磨組件旋轉(zhuǎn),進(jìn)而攪動滾筒中的磨介球。這樣的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)設(shè)備高10倍以上的研磨速度。

 

在高能球磨機(jī)中,金屬顆粒被反復(fù)碰撞斷裂并重新結(jié)合。每當(dāng)兩個磨介球相撞時,會在它們之間就會截留粉末顆粒。沖擊力使粒子變形并產(chǎn)生原子潔凈的新表面。當(dāng)干凈的表面接觸時,它們就會結(jié)合在一起。由于這樣的表面容易氧化,因此需在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的氣氛中進(jìn)行研磨操作。


機(jī)械合金化案例
 

冶金學(xué)家們采用機(jī)械合金化可以制備多層金屬復(fù)合材料。例如,當(dāng)將鎢和氧化鋯機(jī)械合金化時,在鎢中會生成氧化鋯的單層復(fù)合材料,在加工過程中,復(fù)合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后,進(jìn)一步加工生成一種不尋常的兩級復(fù)合材料:分散在鎢中的氧化鋯。進(jìn)而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸,因?yàn)檠趸啽绘u覆蓋。以這種方式可制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

 

 

主要應(yīng)用

 

冶金學(xué)家們采用機(jī)械合金化可以制備多層金屬復(fù)合材料。例如,當(dāng)將鎢和氧化鋯機(jī)械合金化時,在鎢中會生成氧化鋯的單層復(fù)合材料,在加工過程中,復(fù)合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后,進(jìn)一步加工生成一種不尋常的兩級復(fù)合材料:分散在鎢中的氧化鋯。進(jìn)而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸,因?yàn)檠趸啽绘u覆蓋。以這種方式可制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

目前,大多數(shù)噴氣發(fā)動機(jī)渦輪葉片是由鎳基合金制成的,其中含有少量但極其重要的鉻、鋁和鈦。這些合金在中等溫度下具有足夠的強(qiáng)度,并能抵抗熱氣腐蝕,但在高溫下卻缺乏強(qiáng)度。通過在金屬中分散一種非常細(xì)的穩(wěn)定氧化物可以大大提高金屬的高溫強(qiáng)度。

機(jī)械合金化制造的噴氣發(fā)動機(jī)葉片用高溫合金是由在中等溫度下強(qiáng)度極高的鑄造鎳基高溫合金和在高溫下穩(wěn)定、抗蠕變或彌散強(qiáng)化鎳結(jié)合而成的。此外,機(jī)械合金材料還具有優(yōu)異的抗廢氣腐蝕性能。超音速飛機(jī)。這種材料的高強(qiáng)度部分是由于氧化鉻均勻分散在整個合金之中。

機(jī)械合金化的主要應(yīng)用是制造用于噴氣發(fā)動機(jī)部件的分散強(qiáng)化高溫合金。很明顯,這項(xiàng)技術(shù)還有許多其他潛在的應(yīng)用。金屬復(fù)合材料的類型和復(fù)雜性是其他方法無法實(shí)現(xiàn)的,但可通過機(jī)械合金化來實(shí)現(xiàn)。此外,該工藝可生產(chǎn)出相對大量的合金粉體,這表明該工藝具有較大的推廣應(yīng)用價值。然而,機(jī)械合金化最令人興奮的應(yīng)用??赡苁莿?chuàng)造出具有獨(dú)特性能的全新金屬材料。

金屬的某些組合形成具有確定式的結(jié)構(gòu),稱為金屬間化合物。這些化合物由于其超導(dǎo)特性而具有重要意義,其中一些是極難生產(chǎn)的。機(jī)械合金化所產(chǎn)生的不同金屬原子間的緊密混合,很有可能是制造這些超導(dǎo)體的一種新方法。

 

設(shè)備推薦 - 干法立式批量式攪拌球磨機(jī)

SD系列

應(yīng)用行業(yè)

機(jī)械合金化、陶瓷、金屬、磁性材料、礦物、石墨、橡膠。

設(shè)備優(yōu)勢

 

★適應(yīng)性:該機(jī)型應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,多種物料無需預(yù)混,即可進(jìn)入研磨缸研磨,可裝配為批量式或連續(xù)式機(jī)型。

 

★氣體保護(hù)研磨:對于干法研磨工藝,配有專用可通氣保護(hù)的氣體保護(hù)缸蓋,可防止物料在研磨過程中氧化。

 

★無塵或惰性氣氛中研磨。

 

★液氮研磨:可選配液氮缸蓋和控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)金屬粉液氮低溫研磨。

 

★變頻系統(tǒng):可對設(shè)備進(jìn)行無級調(diào)速,改變以往單一速度的情況,便于客戶根據(jù)實(shí)際狀況設(shè)定最佳工藝速度。

 

★操作簡單:可將缸體傾斜或拉出,便于對設(shè)備清洗及維護(hù)。

 

★維護(hù)成本低:備件以攪拌臂、隔柵、隔膜片和密封圈為主且其更換周期長。

 

★能耗少,噪音低。

美國UnionProcess,作為攪拌研磨機(jī)的發(fā)明人,已有76年超細(xì)研磨、分散、混料和自動化產(chǎn)線的設(shè)備經(jīng)驗(yàn),可提供真空、惰性氣體保護(hù)、低溫液氮、防爆等特殊工況研磨,在機(jī)械合金化、電子陶瓷、硬質(zhì)合金、納米材料、片狀金屬粉、磁性材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,世界公認(rèn)研磨分散微米、亞微米、納米級粒度十分有效的設(shè)備。

 

青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司一直致力于研究、開發(fā)與生產(chǎn)高品質(zhì)“臥式砂磨機(jī)&立式攪拌磨”并為客戶提供整體化解決方案,可根據(jù)客戶要求在我司專業(yè)的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精確的實(shí)驗(yàn)測試,共享76年的美國UP實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使產(chǎn)品達(dá)到符合預(yù)想的研磨效率。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成功后,實(shí)驗(yàn)設(shè)備可等比例放大至生產(chǎn)型設(shè)備,不變工藝更穩(wěn)定。青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司(美國UP青島工廠)是您正確的選擇。




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專業(yè)設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)"臥式砂磨機(jī)&立式攪拌磨"
官網(wǎng):http://www.unionprocess.com.cn
地址:青島市市北區(qū)會昌路11號
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