高硬度材料（莫氏硬度≥8）的粉碎核心是選擇高能、低污染、精準(zhǔn)控粒的工藝，避免材料二次污染或過度團(tuán)聚，主
流技術(shù)聚焦“機(jī)械沖擊+氣流剪切”，關(guān)鍵在于匹配材料硬度、脆性及目標(biāo)粒徑（微米/亞微米/納米級(jí)）。

一、主流粉碎工藝及適配場景

1. 氣流粉碎技術(shù)（核心優(yōu)選）

? 原理：壓縮空氣經(jīng)噴嘴加速形成超音速氣流（300-1000m/s），帶動(dòng)物料顆粒高速碰撞（顆粒-顆粒、顆粒-腔壁），
通過剪切、沖擊實(shí)現(xiàn)破碎，配套分級(jí)機(jī)實(shí)時(shí)分離合格粒徑。

? 核心優(yōu)勢：無機(jī)械接觸污染（腔體內(nèi)無金屬部件）、粉碎溫度低（氣流膨脹制冷，≤80℃）、粒徑分布窄（D97可精
準(zhǔn)控制在1-50μm，超細(xì)級(jí)可達(dá)50nm）、適合高硬度/高純度材料。

? 適配材料：金剛石、立方氮化硼（CBN）、氧化鋯陶瓷、碳化硅（SiC）、氧化鋁（Al?O?）等。

? 關(guān)鍵參數(shù)：工作壓力0.6-1.2MPa，噴嘴類型（拉瓦爾噴嘴最優(yōu)），分級(jí)輪轉(zhuǎn)速（10000-30000r/min），物料進(jìn)料
量（5-500kg/h，依設(shè)備型號(hào)）。

2. 行星式球磨機(jī)（實(shí)驗(yàn)室/小批量生產(chǎn)）

? 原理：通過行星式運(yùn)動(dòng)使研磨介質(zhì)（氧化鋯球、鎢 carbide 球）產(chǎn)生離心力（20-40g），對物料進(jìn)行高頻沖擊、研
磨，可搭配干法或濕法（乙醇/丙酮分散）。

? 核心優(yōu)勢：設(shè)備體積小、操作靈活、破碎比大（可從毫米級(jí)降至亞微米級(jí)），適合研發(fā)階段小批量試樣制備（單次處理量5-500g）。

? 適配材料：小規(guī)模高硬度粉體（如陶瓷粉體研發(fā)、金剛石微粉制備）。

? 注意事項(xiàng)：需選擇高硬度研磨介質(zhì)（避免介質(zhì)磨損污染），控制球料比（5:1-10:1），濕法粉碎可減少團(tuán)聚。

3. 高壓輥磨機(jī)（粗碎/中碎預(yù)處理）

? 原理：通過雙輥高壓擠壓（壓力100-300MPa）使物料產(chǎn)生裂紋并破碎，屬于“料層粉碎”，破碎效率高、能耗低。

? 核心優(yōu)勢：適合大顆粒高硬度材料預(yù)處理（將塊狀物料從10-50mm破碎至1-5mm），為后續(xù)超細(xì)粉碎降低能耗。

? 適配材料：塊狀氧化鋁陶瓷、金剛石單晶塊、碳化硼坯料等。

4. 等離子體粉碎技術(shù)（納米級(jí)高端應(yīng)用）

? 原理：利用等離子體（溫度10000-50000K）使物料瞬間氣化，再通過快速冷卻（10?K/s）凝華形成納米級(jí)粉體，或
通過等離子體射流沖擊破碎。

? 核心優(yōu)勢：可制備納米級(jí)（10-100nm）高純度粉體，顆粒球形度好、分散性優(yōu)。

? 適配場景：高端納米陶瓷粉體、金剛石納米粉等對粒徑和純度要求極高的領(lǐng)域（成本較高，規(guī)?；瘧?yīng)用受限）。

二、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn)突破

1. 避免污染的核心措施

? 設(shè)備接觸材質(zhì)：粉碎腔、噴嘴、分級(jí)輪采用氧化鋯陶瓷、碳化硅或鎢 carbide 材質(zhì)，杜絕金屬污染。

? 介質(zhì)選擇：球磨時(shí)優(yōu)先用氧化鋯球（莫氏硬度9），避免使用鋼球（適用于低硬度材料）。

? 氣源處理：氣流粉碎需配備高效過濾器（過濾精度≤0.1μm），確保壓縮空氣無油無水。

2. 控制粒徑與團(tuán)聚的關(guān)鍵

? 分級(jí)協(xié)同：氣流粉碎必須配套高效分級(jí)機(jī)（如渦輪式分級(jí)機(jī)），通過調(diào)整分級(jí)輪轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)控制D50、D97，避免過粉碎。

? 分散輔助：超細(xì)粉碎時(shí)（目標(biāo)粒徑<1μm），可添加分散劑（如硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇），或采用濕法粉碎后真空干燥。

? 溫度控制：高硬度材料破碎時(shí)易產(chǎn)生局部高溫，需通過氣流制冷（氣流粉碎）或循環(huán)水冷卻（球磨機(jī)）控制溫度，防止材
料氧化（如SiC、TiN）。

3. 設(shè)備選型原則

? 產(chǎn)能匹配：實(shí)驗(yàn)室研發(fā)選行星式球磨機(jī)（≤500g/批次），中試/量產(chǎn)選氣流粉碎機(jī)（5-500kg/h），大規(guī)模生產(chǎn)線可串聯(lián)高壓輥磨機(jī)
（預(yù)處理）+氣流粉碎機(jī)（超細(xì)粉碎）。

? 粒徑需求：微米級(jí)（1-50μm）選普通氣流粉碎機(jī)，亞微米/納米級(jí)（<1μm）選流化床氣流粉碎機(jī)或等離子體粉碎機(jī)。

? 材料特性：脆性材料（陶瓷、CBN）優(yōu)先氣流粉碎，韌性較高的高硬度材料（如部分合金粉體）可搭配低溫粉碎（液氮輔助）。