一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，属于粉末冶金粉体制备技术领域。该球磨罐的加工过程简单，主要是在常规球磨罐的光滑内壁上加工一条以上环形凹槽，则在球磨过程中离心力的作用下使金属粉末与球磨珠分布于环形凹槽内部，从而增大了金属粉末与球磨珠的接触概率和接触面积，而且金属粉末同时受到来自球磨珠的摩擦力、剪切力以及压力，远大于在内壁光滑的球磨罐中所受到的力，所以能够提高金属粉末球磨成片效率，大大降低球磨时间；另外，由于球磨时间短，金属粉体与气体、分散介质的接触时间减少，因此吸氧、氮、碳等杂质元素的过程减少，有利于降低球磨成片状粉体中的杂质元素含量。

A kind of high efficiency ball mill for grinding metal powder into pieces

The utility model relates to a ball milling tank for high efficiency ball milling metal powder into pieces, which belongs to the technical field of powder metallurgy powder preparation. The process of the ball milling tank is simple, which is mainly to process more than one circular groove on the smooth inner wall of the conventional ball milling tank. Under the action of centrifugal force in the ball milling process, the metal powder and the ball are distributed in the circular groove, thus increasing the contact probability and contact area of the metal powder and the ball, and the metal powder is subject to the friction and shear from the ball The shear force and pressure are far greater than the force in the ball milling tank with smooth inner wall, so it can improve the grinding efficiency of metal powder ball and greatly reduce the milling time; in addition, due to the short milling time, the contact time of metal powder with gas and dispersion medium is reduced, so the process of absorbing oxygen, nitrogen, carbon and other impurities is reduced, which is conducive to reducing the grinding efficiency of the ball into flake powder Impurity element content.

【技术实现步骤摘要】
一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐
本技术涉及一种用于将金属粉末球磨成片的球磨罐，属于粉末冶金粉体制备

技术介绍
片状粉末冶金是近十年所提出的一种新型粉末冶金方法。片状金属粉末一方面具有较高的表面积，可以更好的吸附增强体用于制备复合材料；另一方面其自身还具有较强的织构，其烧结后的金属块体获得各项异性的力学性能，因此片状金属粉末广泛用于新型复合材料及冶金技术的开发和研究。通常是将球状或不规则形状金属粉末通过高能球磨的冷加工过程获得片状金属粉末，然而，传统高能球磨所采用的球磨罐内壁光滑，制备片状金属粉末耗时长、易引入杂质元素，尤其是对较硬的金属粉末，很难将其球磨成片状。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，通过在球磨罐内壁上加工环形凹槽，强化金属粉末与球磨珠的接触概率和受力条件，使金属粉末高效率成片，缩短金属粉末成片的时间，而且还能够使高硬度、难变形的金属粉末片状化。技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，所述球磨罐内型面为圆柱面，内型面上加工有周向环形凹槽；其中，环形凹槽的截面形状为非封闭的圆，环形凹槽的曲率半径大于等于球磨过程中所使用球磨珠的最大半径，所使用的球磨珠均能嵌入环形凹槽中且与环形凹槽的底部相接触。进一步地，环形凹槽的深度不大于球磨过程中所使用球磨珠的最大直径，且不小于所使用球磨珠的最小直径的1/2。进一步地，环形凹槽的曲率半径为球磨过程中所使用球磨珠的最大半径+(0.05～0.15)mm，环形凹槽的深度不大于环形凹槽的曲率半径。进一步地，环形凹槽的表面粗糙度Ra＝0.8～3.2。进一步地，在球磨罐中加工的环形凹槽的数量为M，M的值与球磨罐的体积大小有关，优选其中，V为球磨罐的体积，D为球磨罐的圆柱形内型面的半径，R为环形凹槽的曲率半径，h为环形凹槽的深度。进一步地，M条环形凹槽均匀分布在球磨罐的内壁上，相邻两条环形凹槽的边界间距不少于1mm，优选1mm～7mm，且在球磨罐顶部预留一条以上环形凹槽宽度的光滑壁，多条环形凹槽之间无连通。进一步地，所使用的球磨珠尺寸相同，且所加工的环形凹槽的曲率半径均相等以及深度也均相等时，球磨效果较好；此时，每条环形凹槽的深度优选0.5r～R，R＝r+(0.05～0.15)mm，r为球磨珠的半径，R为环形凹槽的曲率半径。另外，使用球磨珠的尺寸越大，金属粉末成片所需时间越短，因此，根据所球磨的金属粉末性质，尽量选用合适的较大尺寸的球磨珠进行球磨。所述球磨罐的材质不限，如不锈钢罐、硬质合金钢罐、尼龙罐、聚氨酯罐、陶瓷罐等都可以。有益效果：本技术所述球磨罐的内壁上加工有环形凹槽，则在球磨过程中，金属粉末与球磨珠在离心力的作用下会分布于环形凹槽内部，这样就增大了金属粉末与球磨珠的接触概率和接触面积，同时金属粉末将受到更大的摩擦力、剪切力和压力，所以能够提高金属粉末球磨成片效率，大大降低球磨时间；另外，由于球磨时间短，金属粉体与气体、分散介质的接触时间减少，因此吸氧、氮、碳等杂质元素的过程减少，大大降低球磨过程中杂质的引入量，从而降低球磨成片状粉体中的杂质元素含量。附图说明图1为实施例1中加工有环形凹槽的球磨罐的剖视示意图。图2为金属粉末在加工有环形凹槽的球磨罐中进行球磨成片过程中的受力分析图。图3为实施例1中Ti6Al4V球形粉末在加工有环形凹槽的球磨罐中球磨后的扫描电子显微镜(SEM)图。图4为对比例1中Ti6Al4V球形粉末在内壁光滑的球磨罐中球磨后的扫描电子显微镜图。其中，1-球磨罐，2-环形凹槽，3-封盖，4-球磨珠，5-金属粉末，F1-压力，F2-摩擦力，F3-剪切力。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。以下实施例中：Ti6Al4V球形粉末：粒径为5μm～45μm，厂家AP&C,Quebec,Canada；扫描电子显微镜：FSEM,HITACHIS-4800N,Japan。实施例1(1)取一个外径130mm、内径110mm且内壁光滑的圆柱形的球磨罐1，球磨罐1的总高度为130mm，球磨罐1内腔的高度为120mm，球磨罐1的材质为尼龙；然后，由球磨罐1的底部向顶部均匀加工9条周向环形凹槽2，相邻两条环形凹槽2之间边界的间距为1mm，每条环形凹槽2的曲率半径为5.1mm，每条环形凹槽2的宽度为10.2mm，每条环形凹槽2的深度为5.1mm，每条环形凹槽2表面的粗糙度Ra＝3.2，如图1所示；(2)将20gTi6Al4V球形粉末加入步骤(1)中加工有环形凹槽2的球磨罐1中，并加入200g直径10mm的氧化锆陶瓷球磨珠4，然后采用封盖3将球磨罐1进行密封，再将其安装在QM-3SP04行星式球磨机中，随后打开行星式球磨机的电源使其在350r/min下球磨120min，对Ti6Al4V球形粉末进行片状化处理。对比例1在实施例1的基础上，将步骤(2)球磨过程中采用的加工有环形凹槽2的球磨罐1替换成步骤(1)中未加工环形凹槽2之前的内壁光滑的球磨罐1，其他球磨条件不变，在内壁光滑的球磨罐1中对Ti6Al4V球形粉末进行片状化处理。形貌表征分别将实施例1以及对比例1中进行片状化处理后的Ti6Al4V粉末进行SEM表征，从图3中的SEM照片中可以看出，实施例1中在350r/min下球磨120min后，几乎所有的Ti6Al4V球形粉末变成了片状粉末，且片状粉末的厚度约为3μm～10μm；从图4中的SEM照片中可以看出，对比例1中在350r/min下球磨120min后，并未将Ti6Al4V球形粉末球磨成片，只是仅有少量Ti6Al4V球形粉末有微量变形的情况。这是因为在内壁光滑的球磨罐1中，金属粉末5受到来自球磨珠4的作用力较小，并不足以使金属粉末5在短时间内产生大塑性变形；而在内壁加工有环形凹槽2的球磨罐1中，在球磨过程的离心力作用下，金属粉末5与球磨珠4聚集在环形凹槽2内部，从而增大了金属粉末5与球磨珠4的接触概率和接触面积，同时金属粉末5受到的来自球磨珠4的摩擦力、剪切力以及压力，此力远大于金属粉末5在内壁光滑的球磨罐1中所受到的力，如图2所示。因此，在加工有环形凹槽2的球磨罐1内进行球磨，能够有效提高金属粉末5的成片效率，大大缩短球磨时间，而且有利于将高硬度、难变形的金属粉末5片状化。综上所述，以上仅为本技术的较佳实施例而已，并非用于限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：所述球磨罐(1)内型面为圆柱面，内型面上加工有周向环形凹槽(2)；/n其中，环形凹槽(2)的截面形状为非封闭的圆，环形凹槽(2)的曲率半径大于等于球磨过程中所使用球磨珠(4)的最大半径，所使用的球磨珠(4)均能嵌入环形凹槽(2)中且与环形凹槽(2)的底部相接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：所述球磨罐(1)内型面为圆柱面，内型面上加工有周向环形凹槽(2)；
其中，环形凹槽(2)的截面形状为非封闭的圆，环形凹槽(2)的曲率半径大于等于球磨过程中所使用球磨珠(4)的最大半径，所使用的球磨珠(4)均能嵌入环形凹槽(2)中且与环形凹槽(2)的底部相接触。


2.根据权利要求1所述的高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：环形凹槽(2)的深度不大于球磨过程中所使用球磨珠(4)的最大直径，且不小于所使用球磨珠(4)的最小直径的1/2。


3.根据权利要求1或2所述的高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：环形凹槽(2)的曲率半径为球磨过程中所使用球磨珠(4)的最大半径+(0.05～0.15)mm。


4.根据权利要求3所述的高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：环形凹槽(2)的深度不大于环形凹槽(2)的曲率半径。


5.根据权利要求1或2所述的高效率球磨金属粉末成片的球磨罐，其特征在于：环形凹槽(2)的表面粗糙度Ra＝0.8～3.2。


6.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪梅，穆啸楠，才鸿年，王富耻，程兴旺，范群波，刘宇楠，常硕，刘亮，葛宇鑫，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11