破碎和研磨设备在HDH工艺中的主要作用是执行氢化钛的机械还原。由于金属钛本身坚韧且具有延展性，难以直接研磨；然而，氢化步骤将其转化为脆性氢化物。机械设备，特别是破碎机和球磨机，利用这种诱导的脆性将材料粉碎成精确的粒度分布，通常在-60至-325目之间。
HDH工艺专门在氢化物阶段利用机械研磨来克服钛的天然韧性。这一步骤是控制粒度和一致性的决定性机制，能够生产出在纯金属状态下难以获得的细粉。
材料转化的力学原理
克服天然韧性
金属钛具有高韧性，这对其进行直接机械还原构成了重大障碍。
尝试在金属状态下研磨钛是低效的，因为材料倾向于变形而非断裂。这种特性使得直接粉碎极其困难且耗能。
利用诱导的脆性
氢化阶段通过化学方法改变钛，将其转化为氢化钛。
与基体金属不同，氢化钛非常脆。这种物理性质使得破碎和研磨设备能够有效地断裂材料，从而将粗原料还原成细粉。
实现粒度精确控制
机械设备的功能
该工艺依赖于特定的机械设备，如破碎机和球磨机，来执行还原的物理工作。
这些机器对脆性氢化物施加机械力以将其破碎。这一阶段负责粉末的“精炼”，将散装材料转化为可用的颗粒物质。
针对特定尺寸
研磨阶段的最终目标是实现特定的粒度分布。
根据标准的加工指标，这些设备经过校准，通常生产粒度在-60至-325目之间的粉末。这种对尺寸的精确控制对于确保最终粉末满足其预期应用的必要规格至关重要。
理解限制条件
氢化物状态的必要性
破碎和研磨设备的有效性完全取决于材料的化学状态。
您无法绕过氢化步骤；该设备之所以有效，仅仅是因为材料已被处理成脆性状态。尝试将此设备用于未充分氢化（因此仍保持韧性）的材料，很可能会导致精炼效果不佳和设备损耗。
为您的目标做出正确选择
为了最大化HDH工艺的功效，您必须将机械研磨能力与材料的物理状态相匹配。
- 如果您的主要关注点是工艺效率：确保材料完全氢化以最大化脆性，使破碎机和球磨机能够以最小的阻力运行。
- 如果您的主要关注点是粉末规格：在氢化物阶段专门校准您的研磨时间和设备设置，以便在脱氢之前锁定目标-60至-325目范围。
钛粉生产的成功取决于在材料化学条件适宜接受机械力的精确时刻施加机械力。
总结表：
| HDH工艺阶段 | 材料状态 | 机械性能 | 设备作用 |
|---|---|---|---|
| 氢化 | 氢化钛 | 极度脆性 | 为易于断裂做准备 |
| 破碎/研磨 | 脆性氢化物 | 易碎/低延展性 | 机械还原至-60至-325目 |
| 脱氢 | 纯钛粉 | 高韧性 | 最终化学去除氢气 |
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参考文献
- Zhigang Zak Fang, Michael L. Free. Powder metallurgy of titanium – past, present, and future. DOI: 10.1080/09506608.2017.1366003
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
