细颗粒是
冶金学中按粒径划分的重要材料类别。根据《冶金学名词》定义,其粒度范围在200-1000筛目(20-90微米)之间,主要用于金相试片研磨工序。超细分型体系将金属细颗粒划分为大超细(0.1-1μm)、中超细(1-100nm)和小超细颗粒三级,展现出表面原子占比高(颗粒达100%)、德拜温度降低等特性。冶金工业中,细颗粒作为
活化烧结添加剂可使钨粉烧结温度降低200-300℃,在磁记录材料、催化剂载体制备等领域发挥关键作用。
在冶金学科规范中,细颗粒指通过标准筛分法测定粒度在200-1000筛目区间(对应20-90微米)的材料。该定义源自金属显微结构制备需求,其粒度范围能保证金相试样表面达到0.05μm级粗糙度要求。根据最新研究成果,细颗粒体系已延伸至
纳米尺度,形成包含大超细颗粒(0.1-1μm)、中超细颗粒(1-100nm)和小超细颗粒(即
原子簇)的全粒径分类模型。
粒径缩小导致比表面积指数级增长,1μm颗粒较10μm颗粒比表面积增大10倍。伴随表面原子占比提升至近100%,引发熔点下降(如纳米铝颗粒熔点降低至传统块材的1/3)、抗氧化性劣化等典型冶金现象。
粒径<10nm时出现
量子尺寸效应,能级间距可达0.1eV量级。铁镍颗粒在<10nm时磁畴结构改变,
矫顽力提升3倍。
德拜温度随粒径递减,铝超细颗粒在10nm时晶格振动软化显著。
作为活化烧结添加剂,细颗粒可降低钨粉烧结温度200-300℃。在压制工艺中,粒径<20μm的颗粒会增加粉末间摩擦力,导致压制密度下降12%-15%。通过气相迁移机制,细颗粒在高温下通过挥发-沉积过程促进大颗粒生长。
冶金工业过程排放的
细颗粒物(
PM2.5)中,20%-35%源自燃料燃烧与金属氧化。这些颗粒含
硫酸盐、
重金属成分,其比表面积可达10m2/g以上。研究显示,粒径<2.5μm的冶金粉尘在肺泡沉积率显著增高。
采用金属蒸气凝结法可制备粒径10nm级颗粒,配合等离子体反应器控制粒径分布。
激光粒度仪可检测90-20μm范围颗粒。
金相分析使用200-1000筛目细颗粒进行研磨,配合3μm金刚石悬浮液可获镜面试样。