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技術(shù)文章/ARTICLE
粉末體和粉末顆粒
點(diǎn)擊次數(shù)：8079 發(fā)布時(shí)間：2014/12/22 8:19:31
（1）幾何特性 顆粒形狀、粒度、粒度分布及比表面。
• （2）物理性能 顆粒密度、顆粒內(nèi)空隙、松裝密度、振實(shí)密度、表面狀態(tài)及表面張力等。
• （3）化學(xué)性能 純度及氫中失重等。
• （4）機(jī)械性能 硬度、加工硬化性、塑性變形能、顯微組織、流動(dòng)性、壓制性及成形性等。
• （5）特殊性能 電磁性能、摩擦特性、導(dǎo)熱性、耐熱性、抗氧化性及耐腐蝕性等。
• 對(duì)粉末冶金來說，主要性能是顆粒形狀、粒度、粒度分布、松裝密度、壓制性、成形性、流動(dòng)性及化學(xué)成分等。
- 振實(shí)密度：振實(shí)密度是指粉體裝填在特定容器后，對(duì)容器進(jìn)行振動(dòng)，從而破壞粉體中的空隙，使粉體處于緊密填充狀態(tài)后的密度。通過測(cè)量振實(shí)密度可以知道粉體的流動(dòng)性和空隙率等數(shù)據(jù)。（注：金屬粉等特殊粉體的振實(shí)密度按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）。
- 松裝密度：松裝密度是指粉體在特定容器中處于自然充滿狀態(tài)后的密度。該指標(biāo)對(duì)存儲(chǔ)容器和包裝袋的設(shè)計(jì)很重要。（注：金屬粉等特殊粉體的松裝密度按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）。
- 休止角：粉體堆積層的自由表面在靜平衡狀態(tài)下，與水平面形成的角度叫做休止角。它是通過特定方式使粉體自然下落到特定平臺(tái)上形成的。休止角對(duì)粉體的流動(dòng)性影響，休止角越小，粉體的流動(dòng)性越好。休止角也稱安息角、自然坡度角等。
- 崩潰角：給測(cè)量休止角的堆積粉體以一定的沖擊，使其表面崩潰后圓錐體的底角稱為崩潰角。
- 平板角：將埋在粉體中的平板向上垂直提起，粉體在平板上的自由表面（斜面）和平板之間的夾角與受到震動(dòng)后的夾角的平均值稱為平板角。在實(shí)際測(cè)量過程中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到?jīng)_擊后除掉不穩(wěn)定粉體的角度的平均值來表示的。平板角越小，粉體的流動(dòng)性越強(qiáng)。一般地，平板角大于休止角。
- 分散度：粉體在空氣中分散的難易程度稱為分散度。測(cè)量方法是將
1）差角：休止角與崩潰角之差稱為差角。差角越大，粉體的流動(dòng)性與噴流性越強(qiáng)。
2）壓縮度：同一個(gè)試樣的振實(shí)密度與松裝密度之差與振實(shí)密度之比為壓縮度。壓縮度也稱為壓縮率。壓縮度越小，粉體的流動(dòng)性越好。
3）空隙率：空隙率是指粉體中的空隙占整個(gè)粉體體積的百分比。空隙率因粉體的粒子形狀、排列結(jié)構(gòu)、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時(shí)，粉體空隙率為40%左右；顆粒為超細(xì)或不規(guī)則形狀時(shí)，粉體空隙率為70-80%或更高。
¡ 1.1 粉末及粉末性能 Particle ａnd particle properties
¡ 1.2 化學(xué)檢驗(yàn) Chemical testing
¡ 1.3 顆粒形狀 Particle shape
¡ 1.4 粉末粒度及其測(cè)定 Particle size
¡ 1.5 粉末的比表面及其測(cè)定 Surface
¡ 1.6 金屬粉末工藝性能測(cè)試
¡
粉末體和粉末顆粒
致密體：>
粉末體：大量顆粒（粒度小于
組成的分散體系，流動(dòng)性
粉末顆粒：?jiǎn)晤w粒，粉末中能分開并獨(dú)立存在的*小實(shí)體 Primary particle
一次顆粒
二次顆粒，由單顆粒聚集而成
¡ 顆粒的聚集方式
— 聚集，聚合體或凝集顆粒
— 團(tuán)粒，以范德華力結(jié)合
— 絮凝體聚集，存在于粉末懸濁液
¡ 聚集狀態(tài)與粒度測(cè)試的關(guān)系
¡ 聚集狀態(tài)對(duì)工藝性能的影響
粉末工藝性能
松裝密度 振實(shí)密度 流動(dòng)性 內(nèi)摩擦 壓縮性
粉末粒度的測(cè)定方法
¡ 篩分法 Mesh Count
¡ 顯微鏡法 Microscopy
¡ 沉降法 Sedimentation
¡ 光散射法 Light scattering
¡ 微區(qū)電傳感法 Electrical zone sensing
¡ 遮光法 Light blocking
¡ X射線法 X-ray diffraction
¡ 篩分法 （孔徑波動(dòng)4－7％，大于45微米）
¡ Mesh Count
¡
顯微鏡法 （分散、解聚） Microscopy
¡ （1）定向徑（dG） 以任一方向的二平行線或相當(dāng)于目鏡測(cè)微尺的兩刻度線，將視場(chǎng)內(nèi)全部顆拉的圖像外切所得線間距離，定為統(tǒng)計(jì)粒徑。
¡ （2） 線切割法
沉降法 Sedimentation
¡ 基本原理：粉末顆粒在靜止的氣體或液體介質(zhì)中，依靠重力克服介質(zhì)的阻力和浮力自然沉降，由此引起懸濁液的濃度、壓力、相對(duì)密度、透光能力和沉降質(zhì)量的變化。
¡ 主要方法：液體沉降和氣體沉降。屬于前者的有吸液管法、壓力法、比重計(jì)法、沉降天平法、離心沉降法、比濁沉降（濁度）法；屬于后者的有氮?dú)獬两捣治鰞x、氣流沉降法。
¡ 優(yōu)點(diǎn)：粉末取樣較多，代表性好，結(jié)果的統(tǒng)計(jì)性和再現(xiàn)性提高，能適應(yīng)較寬的粒度范圍；可具備直接讀數(shù)、自動(dòng)記錄和快速測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)。
¡ Stokes定律，顆粒重力、介質(zhì)浮力和介質(zhì)阻力
¡ A.沉降天平法：粉末從不同的高度以不同的速度逐漸降落在盤上，測(cè)量并記錄沉瞬盤上粉末的累積質(zhì)量隨時(shí)間的變化，就可計(jì)算粉末的粒度組成。
— 一齊沉降法
¡ 分散沉降法：先將粉末制成均勻的懸濁液，例進(jìn)沉降管，靜止后就開始記錄沉降曲線。
¡ B.光透沉降法： 當(dāng)可見光或x光的光束透過粉末懸濁液時(shí)，由于顆粒對(duì)光的吸、散射等效應(yīng)，使光強(qiáng)減弱，其減弱程度與顆粒大小有關(guān)，故透過光強(qiáng)度的變化能反映懸濁液內(nèi)粉末的粒度組成。
¡ 蘭伯特－比爾定律
¡ C. 光掃描比濁法：在固定沉降時(shí)間內(nèi)，如果測(cè)得沉降槽中不同高度的懸濁液濃度差，便可求得懸濁液中顆粒的粒度組成
淘析法 Flow classification
淘析法原理：流體逆著粉末向上運(yùn)動(dòng)。粉末按顆粒沉降速度大于或小于流體線速度而彼此分開，改變流速，就可按不同的臨界粒徑分級(jí)。
光散射法（0.05～50微米） Light scattering
光散射（Light Scattering）法是基于光衍射原理而設(shè)計(jì)的。由于粉末顆粒的尺寸大于光波長(zhǎng)，當(dāng)粉末的懸浮液流被一束單色光（如激光）直射時(shí)，相干光的散射角大小將隨顆粒直徑成反比變化，而散射光的強(qiáng)度則告顆粒直徑的方根值有關(guān)。
微區(qū)電傳感法（Electrical zone sensing:電阻改變是與通過小孔顆粒的體積成正比的，因而記錄下的電脈沖反映粒度大小。
遮光法（Light Blocking）：流動(dòng)的粉末懸浮液中的顆粒，遮擋住一束射向光電管的光束，光量與顆粒的橫截面積成正比。
X射線法 X-ray diffraction （0.0001~0.05微米）
粉末的比表面及其測(cè)定
¡ 比表面屬于粉末體的一種綜合性質(zhì)．是由單顆粒性質(zhì)和粉末體性質(zhì)共同決定的。同時(shí)，比表面還是代表粉末體粒度的一個(gè)單值參數(shù)。
¡ 比表面與粉末的許多物理、化學(xué)性質(zhì)，如吸附、溶解速度、燒結(jié)活性等直接有關(guān)。
¡ 粉末比表面定義為
¡ 測(cè)定方法：吸附法和透過法。
— 氣體容量吸附法、氣體質(zhì)量吸附法、氣體或液體透過法、液體或液相吸附法、潤濕熱法及尺寸效應(yīng)法
¡ 尺寸效應(yīng)法：根據(jù)粒度組成和形狀因子計(jì)算
吸附法平均粒徑<透過法平均粒徑<dvs
¡ 透過法平均粒徑
¡ 吸附法平均粒徑
氣體吸附法
¡ 基本原理：測(cè)量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積，再由氣體分子的橫截面積計(jì)算
¡ 原因：表面剩余力場(chǎng)
¡ 分類：物理吸附和化學(xué)吸附
— BET法：低溫氮?dú)馕椒ā⑽锢砦剑喾肿訉游嚼碚?/span>
工藝性能
¡ 松裝密度 Bulk density
¡ 振實(shí)密度 Tap density
¡ 流動(dòng)性 Flowability
¡ 壓縮性 Compressibility
¡ 成形性 Formability
¡ 內(nèi)摩擦性 Friction
¡ Depend on production process of powders
¡ 流動(dòng)性
¡
¡ 壓縮性
¡ 金屬粉末在一定壓制條件下,被壓緊的能力。以壓制后壓坯的密度來表征。
¡ 成形性
¡ 粉末被壓之后,壓坯保持既定形狀的能力。以壓坯的抗彎強(qiáng)度或以轉(zhuǎn)鼓失重表征。
粉末的定義及性能
粉末：是由大量顆粒以及顆粒之間的孔隙
所構(gòu)成的集合體。
性能：包括單顆粒、粉末體以及孔隙的性
質(zhì)。
粉末的定義及性能
單顆粒：
1）由粉末材料決定的性質(zhì)，如點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、理論密度、熔點(diǎn)、塑性、彈性、電磁性質(zhì)、化學(xué)成分等。
2）由粉末的生產(chǎn)方法所決定的性質(zhì)，如顆粒密度、形狀、粒度、表面狀態(tài)、表面吸附氣體與氧化物等。
粉末體：
1）包括單顆粒的性質(zhì)。
2）除此之外，還有平均粒度、粒度組成、比表面、松裝密度、振實(shí)密度、流動(dòng)性、顆粒間的摩擦狀態(tài)。
孔隙：
總孔隙體積、顆粒間的孔隙體積、顆粒內(nèi)孔隙體積、顆粒間孔隙數(shù)量、平均孔隙大小、孔隙大小的分布以及孔隙的形狀。
物理性能測(cè)定
¡ 1） 顆粒形狀測(cè)定
¡ （2） 粉體粒度的測(cè)定
¡ （3） 粉體比表面積測(cè)定
¡ （4） 粉末表面能的測(cè)定
¡ （5）粉末密度測(cè)定
¡ （6）顯微硬度
顆粒形狀測(cè)定
分類：顆粒形狀，可以籠統(tǒng)地劃分為規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀兩大類
手段： 光學(xué)顯微鏡、電子透射顯微鏡與掃描電鏡，肉眼或放大鏡觀察，但肉眼的分辨率約
在測(cè)定和表示粉末粒度時(shí)，常常采用所謂形狀因子作為描述顆粒形狀的參數(shù)。
表面形狀因子
體積形狀因子
比形狀因子
對(duì)于球形顆粒：S=πd2
V=1/6 πd3
對(duì)于任意形狀的顆粒，其表面積與體積可以認(rèn)為與某一相當(dāng)直徑的平方和立方成正比，而比例系數(shù)與選擇的直徑有關(guān)。
若用投影面積da，
則：S=fπ da 2；
V=k π da 3
粉體粒度及測(cè)定
¡ 粒度（粒徑）：用直徑表示顆粒的大小。
幾何學(xué)粒徑
¡ 粒度（粒徑）基準(zhǔn): 當(dāng)量粒徑
比表面粒徑
衍射粒徑
¡ 粒度分布：由于組成粉末的無數(shù)顆粒不屬于同一粒徑，因此又用不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量來表征粉末顆粒大小的狀況。
¡ 平均粒度：由符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的粒度組成計(jì)算的粒徑大小。
¡ 平均粒度計(jì)算公式
算術(shù)平均徑：∑ nd/ ∑ n
長(zhǎng)度平均徑：∑ nd2/ ∑ nd
體積平均徑：（∑ nd3/ ∑ n）1/3
面積平均徑：（∑ nd2/ ∑ n）1/2
體面積平均徑：∑ nd3/ ∑ nd2
質(zhì)量平均徑：∑ nd4/ ∑ nd3
比表面平均徑：k/ρsw
原創(chuàng)作者：寧波瑞柯微智能科技有限公司
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