lượng cao dùng trong kỹ thuật MA. Chúng khác nhau về dung tích, tốc độ thực hiện và khả năng điển khiển quá trình nghiền bằng cách thay đổi nhiệt độ, giảm thiểu mức tạp trong sản phẩm thu được sau quá trình nghiền. Máy nghiền rung, lắc SPEX là loại thông dụng nhất dùng để nghiên cứu hợp kim cơ trong phòng thí nghiệm. Các máy nghiền hành tinh, các máy nghiền khuấy được sử dụng để sản xuất lượng bột lớn hơn. Ngoài ra còn có một số loại máy được thiết kế riêng cho các mục đích đặc biệt.
• Các máy nghiền rung, lắc SPEX.
Các máy nghiền rung, lắc SPEX có thể nghiền đồng thời từ 10÷20 g bột, là loại máy nghiền thông dụng nhất. Các máy nghiền này được chế tạo bởi SPEX CertPrep, Metuchen, NJ (Mỹ). Loại máy thông dụng thường có một
Hình 1.8. Máy nghiền SPEX 8000D
mỗi l t và với một đầu của bình tạo nên i vì kẹp giữ bình chuyển động với ên vận tốc các viên bi rất cao (5 t thường. Bởi vậy máy nghiền này . Bình và bi được chế tạo bằng một o, silicon nitride, gốm ôxít nhôm,
p không gỉ, và nhựa tổng hợp.
iền thông dụng cho mục đích hợp (C
ần rung, lắc các viên bi va chạm với bộ hiệu quả nghiền và trộn mẫu đồng đều. Bở biên độ (5 cm) và tốc độ (875 vòng/phút) n m/giây) và lực va chạm của các viên bi lớn bấ được xem là loại máy nghiền năng lượng cao trong tám loại vật liệu khác nhau: Mã nã zirconi, thép tôi, WC (Cacbit-Vonfram), thé
• Máy nghiền hành tinh.
Máy nghiền hành tinh là loại máy ngh
kim cơ, được chế tạo bởi hãng Fritsch GmbH HLB Đức) (Hình 1.9).
Hình 1.9.(a) Máy nghiền Fritsch P 5 có 4 bình nghiền và (b) Sơđồ
Chi ề u qua y bình n ghi ề n Lực ly tâm Chiều quay của mâm quay phụ Mặt cắt ngang
nguyên lý hoạt động của máy nghiền hành tinh [33].
Máy nghiền loại này được đặt tên là máy nghiền hành yển động của các bình nghiền giống như chuy n động của các hành tinh. Các viên bi và vật liệu trong bình nghiền chịu tác ủa lực ly tâm, là lực tạo ra do sự quay của bình nghiền quanh trục của nó và sự quay của mâm quay phụ. Bình nghiền và mâm quay phụ quay ngược chiề hau khiến cho lực ly tâm tác động lên các viên bi đảo chiều tuần tự. Vật liệu trong bình được nghiền nhỏ do hiệu ứng ma sát khi các viên bi chuyển động chạy dọc theo vách trong bình nghiền và do hiệu ứng va đập khi các viên bi va đậ ch đối diện của thành bình. Tốc độ của
mâm q c chế
tạo bằng m ôxít
nhôm, zirconi, thép Cr, thép Cr-Ni, tungsten carbide, và nhựa tổng hợp. Mặc dù vận t tinh do chu ể động c u n p lên vá
uay phụ và bình nghiền có thể điều chỉnh độc lập. Bình và bi đượ ột trong tám loại vật liệu khác nhau: Mã não, silicon nitride, gốm ốc thẳng của các viên bi trong máy nghiền hành tinh cao hơn trong máy SPEX nhưng tần suất va chạm của các viên bi trong loại máy SPEX cao hơn nhiều. So với máy SPEX thì máy nghiền hành tinh được xem là loại máy nghiền có năng lượng thấp hơn. Nhưng với mục đích hợp kim cơ máy nghiền hành tinh
thuận tiện hơn máy SPEX do chúng có thể thực hiện nghiền trong môi trường khí bảo vệ như Ar, Ni…Một vài thông số cơ bản của một số loại máy nghiền được cho trong hai bảng 1.2 và 1.3.
Bảng 1.2. Dung tích điển hình của các loại máy nghiền khác nhau [18]
Loại máy Trọng lượng mẫu Nghiền rung SPEX 2x10 gam Nghiền hành tinh FRITSCH P 4x250 gam
Nghiền khuấy (Atritor) 0.5÷ 40 kg
• Máy nghiền khuấy.
Một máy nghiền khuấy thông thường (Hình 1.10) gồm bình đứng yên, các cánh khuấy và các viên bi thép chuyển động và chiếm 1/2 thể tích bình. Cánh khuấy chuyển động làm cho các viên bi rơi trên bột tạo ra hiệu quả nghiền bột,
tốc đ tác
động lên các viên bi lớn hơn trọng lực làm cho các viện bi dích vào vách của bình dẫn đến giảm nghiền. Kích thước hạm giữa các viên bi, giữa bình, các cánh kh ộng cơ làm quay các cách cho các viê uyển động trong bình nghiền y có thể nghiền ượng bột lớn từ 0.5 ÷ 40 kg thương mại thư hế tạo bởi Union Pro s tốc của môi trường nghiền trong loại nghiền khuấy (kho
ộ nghiền tăng theo tốc độ quay. Tuy nhiên ở tốc độ cao, lực hướng tâm hiệu quả bột giảm do va c
các viên bi và vách uấy. Một đ khuấy, các cách khuấy lại làm n bi thép ch
. Các máy nghiền khuấ . Các máy nghiền khuấy
đồng thời l ờng được c ce s, Akron, OH. Vận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ảng 0.5 m/s) thấp hơn loại Fritsch hoặc SPEX và năng lượng thường thấp hơn. Các máy nghiền khuấy có kích thước và khả năng nghiền rất khác nhau. Bình nghiền có thể làm bằng thép không gỉ hoặc thép không gỉ được phủ bên trong bằng nhôm, SiC, SiN, cao su và polymer. Môi trường nghiền được làm từ gốm, đá, SiC, SiN, hợp kim nhôm, thép Crôm, WC…
Hình 1.10. Một máy nghiền khuấy kiểu 1 S (a) và cấu tạo
b vòng
kín khí Bình lạnh bđứằng yên làm ng nước
Bi nghiền Cánh khuấy Bi thép
a
Thao tác với máy nghiền khuấy khá đơn giản. Bột được nghiền trong bình cùng với môi trườ nghiền. Các cách kh uay vớ 50 vòng/phút (Hình 1.10b). Điều này tạo nên các lực va và biến liệu. Các máy khuấy trong phòng thí nghiệm có tốc độ nhanh hơn máy khuấy thông thường hàng chục lần.
Bảng 1.3. So sánh hai loại máy nghiền năng lượng cao và thông thường [31]
ớc ạt
nhỏ lớn cá g các vậ ạt
(hình 1.11). Do v ậ hiện sự tăng c ất lý, cơ, từ (So vớ ệu kh ở kích thướ ức là > 1
micro n ch
tán cực cao dẫn đến hệ q h t cho các mẫu bột ép v t liệu
hợp b ng pháp bắt đ pha ơi (ví dụ ngưng tụ từ khí trơ), pha lỏng (điện ắn (ví dụ nghi
Điều kiện Hợp kim cơ (MA) Máy nghiền thông thường
ng uấy q
chạm
i tốc độ 2 dạng vật
Vận tốc bi Khoảng 5m/s Khoảng 0.5 m/s
Môi trường nghiền Không khí, khí trơ, khí Không khí, nước, chất phản ứng (H2, N2, NH3…) lỏng hữu cơ.
Tỉ lệ bi: bột 1/3 - 1/100 ( trọng lượng) 1/1 ( thể tích)
Thời gian nghiền Dài Ngắn