北京交通大学和中铭富驰科研人员最新研究成果｜一种粒径可调控的，且具有良好流动性和高密度的MAX相微球

近年来，MAX材料因其优异的性能而备受关注，如高的强度和弹性模量，良好的导电性和导热性，吸引人的自愈能力和微波吸收性能，以及优越的耐高温热冲击、高温氧化、摩擦、辐射和腐蚀性能。这些特性使MAX成为用于保护各种工程材料免受腐蚀、磨损和侵蚀的涂料的首选材料。

近期，北京交通大学和中铭富驰（苏州）纳米高新材料有限公司科研人员通过喷雾干燥造粒法，成功制备了粒径为30 ~ 70 μm的Cr₂AlC MAX相微球，并探讨了相应的工艺参数。相关研究成果以“Preparation and characterization of Cr₂AlC microspheres prepared by spray-drying granulation”为题目，发表于《Powder Technology》。

本研究在恒定的泵送压力和干燥温度下，探索了料浆固含量和雾化器频率这两大因素对喷雾干燥所制备的Cr₂AlC微球球形度、粒径、流动性、表观密度及振实密度的影响。

图1 Cr₂AlC微球喷雾干燥过程示意图

研究发现，在某一固定的雾化频率下，随着料浆固体含量的增加，所制备的Cr₂AlC微球粒径逐渐增大，其表观密度和振实密度也逐渐增大，使其流动性变好；同一种固体含量的料浆，随着雾化频率的增大，喷雾干燥制备的Cr₂AlC微球粒径变小，其表观密度呈现下降趋势，振实密度呈现上升趋势，使其流动性变差。雾化频率和料浆中固体含量将影响Cr₂AlC微球的密度和流动性，而固体含量对表观密度和振实密度的提高起主要作用。

通过对喷雾干燥条件的优化，在料浆的固含量为60 wt.%，雾化频率为280 Hz的条件下，获得了球形度、流动性、表观密度和密度均较好的Cr₂AlC微球。喷雾干燥制备的Cr₂AlC微球具有良好的流动性，具有广泛的应用前景，如用于制备冷喷涂涂层的原料粉末，改善聚合物复合材料力学性能和电磁干扰屏蔽的填料，以及用于生产高质量和致密陶瓷产品的原料粉末。

更多的具体研究工作欢迎读者阅读本文献：https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.119521

图2 固含量50 wt.%的料浆在(a) 180 Hz、(b) 240 Hz、(c) 280 Hz、(d) 300 Hz雾化频率下所得Cr₂AlC微球的SEM图像

图3 (a) Cr₂AlC微球的EDS，(b)初始粉末和喷雾干燥微球的XRD表征

图4 固含量50 wt.%的料浆在(a) 180 Hz、(b) 240 Hz、(c) 300 Hz雾化频率下制备的Cr₂AlC微球粒径分布; (d) 40 wt.%、(e) 50 wt.%、(f) 60 wt.%的料浆在280 Hz雾化频率下制备的Cr₂AlC微球粒径分布

图5 (a)固含量50 wt.%的料浆在不同雾化频率下和(b)不同固含量料浆在280 Hz雾化频率下制备的Cr₂AlC微球的表观密度和振实密度

图6 (a)固含量50 wt.%的料浆在(i) 180 Hz、(ii) 240 Hz和(iii) 300 Hz雾化频率下制备的Cr₂AlC微球休止角;(b)固体含量为(i) 40 wt.%、(ii) 50 wt.%和(iii) 60 wt.%的浆料在280 Hz雾化频率下制备的Cr₂AlC微球休止角

该研究成果成功报道了采用喷雾干燥造粒法所制备的Cr₂AlC微球的性能。这也是北京交通大学与中铭富驰（苏州）纳米高新材料有限公司在粉体材料方向联合发表的第1篇学术论文。通过产学研深度融合，各自发挥所长，为学术创新和企业发展注入了澎湃活力。