粉末性能及其测定

第三节、粉末性能及其测定•１.粉末颗粒一次颗粒，二次颗粒•二次颗粒是一次颗粒的聚合体是一种机械结合体，结合强度不大，可通过研磨，擦碎等方法或液体中的超声波震动破碎．•一次颗粒的作用•二次颗粒的作用2.粉末表面状态３.粉末性能（1）单颗粒性质1）由粉末材质决定：结构、密度、熔点、塑性、弹性、电磁等；2）由生产工艺决定：粒度、形状、有效密度、表面状态、晶粒结构、晶体缺陷、表面吸附、氧化膜等；（2）粉末体性质•除了单颗粒性质外，粉末体的性质还有：平均粒度、粒度组成、比表面、松装密度、摇实密度、流动性等；•3.粉末颗粒形状颗粒形状与粉末生产方法的关系颗粒形状粉末生产方法颗粒形状粉末生产方法球形近球形片状多角形气相沉积，液相沉积气体雾化，置换塑性金属机械研磨机械粉碎树枝状多孔海棉状碟状不规则形状水溶液电解金属氧化物还原金属旋涡研磨水雾化，机械粉碎，化学沉淀粉末形貌和形状的观察方法与放大倍率显微镜种类分辨能力δ，nm有效倍率M光学显微镜δ最高=200δ一般=4001500750投射电镜δ最高=0.15δ一般=0.52X1062X105扫描电镜δ最高=3δ一般=301X1051X104粉末颗粒形状因子•非规则形状描叙方法lbt•1）延伸度n=l/b;•2)扁平度m=b/t;•3)齐格指数延伸度/扁平度=l/b/b/t=lt/b2;•4)球形度等效球体表面积与实际表面积之比•5）圆形度等效圆周长与实际投影周长之比•6）粗糙度球形度倒数称粗糙度形状因子和比形状因子•表面形状因子和体积形状因子•直径为d的均匀球体，表面积为S=πd2，V=π/6•d3，其中π和π/6就称为表面形状因子和体积形状因子；•比形状因子•如投影直径为da则实际的面积和体积分别为：S=fda2，V=Kda3，f，K即为实际的形状因子，f/K为比形状因子。•标准球体的比形状因子为6，而实际的比形状因子均大于6，差值越大说明形状越复杂。形状因子的测试与计算•体积形状因子表面形状因子•V=m/nd比f=s/da2•V=Kda3•m/nd比=Kda3K=m/nd比da3m-粉末质量n-粉末个数d比-比重瓶密度某些金属粉末的形状因子和比形状因子粉末名称颗粒形状fKf/K雾化锡粉不锈钢粉钨粉铝粉铝-镁合金粉电解铜粉电解铁粉铝箔球形近球形多角形不规则角形长球形多角形树枝状细长不规则薄片状π(3.14)2.902.653.372.752.672.322.721.60π/K(0.524)0.40.360.450.320.250.180.150.026.07.37.47.58.610.712.918.280.0颗粒密度•1）真密度粉末固体密度•2）有效密度包括闭孔在内的粉末密度•有效密度的测量：比重瓶法测量方法•F1-比重瓶质量•F2-比重瓶加粉末的质量•F3-比重瓶加粉末加充填•液体后的质量•ρ液-液体的密度•V-比重瓶规定的容积•ρ比-有效密度液2312比FFVFF•（3）显微硬度•3.工艺性能：•松装密度，振实密度，流动性，压缩性，成形性粉末树脂粉末镶嵌试样•影响粉末工艺性能的因素：•颗粒密度，表面状况，粒度，粒度分布，形状颗粒形状松装密度g/cm2振实密度g/cm2松装时孔隙度,%片状不规则形状球状0.42.34.50.73.145.395.574.249.4三种颗粒形状不同的铜粉的密度钨粉平均粒度对松装密度的影响费歇尔平均粒度μm松装密度g/cm2费歇尔平均粒度μm松装密度g/cm21.202.473.882.162.523.676.58264.4010.20粉末粒度及其测定•粒度和粒度组成•粒度一般指粉末的平均粒径，粒度组成指组成粉末体的不同粒径•粉末粒度级别的划分级别平均粒径范围μm级别平均粒径范围μm粗粉中粉细粉150-50040-15010-40极细粉超细粉纳米0.5-1.00.10.01粒径基准•对于不规则粉末可采用以下几种方法表示粒径：•（1）几何学粒径•由投影取其平均值，然后获得各种几何学平均粒径：•1）二轴平均径½（l+b）•2）三轴平均径1/3（l+b+t）•3）几何平均径（2lb+2bt+2tl）1/2/6•4）体积平均径3lbt/（lb+bt+tl）•（2）当量粒径de•利用沉降法测得的粒径，其物理意义是被测粉末具有同质球形粒子的直径•（3）比表面粒径dsp由比表面测试法获得比表面积，然后换算成球形颗粒的直径；•（4）衍射粒径dsc由光波衍射测得的粒径•粒度分布•粒度分布基准•（1）个数基准分布；•（2）长度基准分布•（3）面积基准分布•（4）质量基准分布2468101214d,μm频度分布曲线25020015010050ni2468101214d,μm累积分布曲线10080604020累计百分数，%测量•1测量法•粒度测量主要方法粒径基准方法名称测量范围，μm粒度分布基准几何学粒径筛分析光学显微镜电子显微镜电阻（库尔特记数器）40500-0.210-0.01500-0.5质量分布个数分布同上同上当量粒径重力沉降离心沉降比浊沉降气体沉降质量分布比表面粒径吸附透过20-0.0150-0.2比表面积平均径光衍射粒径光衍射X衍射10-0.0010.05-0.0001体积分布筛分析•操作•粉末50-100克•振动频率290次/分•敲打筛子150次/分•总时间15分钟筛子振筛机`筛子•网目数m•M=25.4/a+d•a-网孔尺寸•d-丝径•泰勒标准筛制，见数表200mm50mm显微镜法•定向径-统计粒径即测定视场下所有粉末线间距离2/12/1圆)/4()/4(lbfd沉降法测量•1天平法•沉降规律-斯托克斯公式•颗粒沉降时受到颗粒重力4/3·πr3ρg，介质浮力4/3·πr3ρ0g，和悬浊介质对运动的阻力6πrνη。•r-颗粒半径，ρ-颗粒密度，ρ0-介质密度，η-介质粘度，c-沉降系数2/12/10)(][thcd654321wm-d1˜d2之间的颗粒质量；I-比d大的颗粒全部降至光速下所对应时刻t所对应的光的强度；dij-粒度di˜dj范围内的平均粒径。光扫描法原理1光源；2聚光系统；3沉降管；4透镜；5光电管；6光电指示器2光扫描法)lg(lg)lg(lg21ijmijmmIIdIIdw比表面测定法•BET法800700600500400300He/N212345678910扩散泵真空计1,2,3---玻璃阀；4---水银压力计；5---试样管；6---低温瓶（液氮）；7---温度计；8---恒温水套；9---量气球；10---汞瓶测量原理低温下为物理吸附根据朗格缪尔吸附等温式：单分子吸附：p/V=1/Vmb+p/Vm多分子吸附：P---吸附平衡时的气体压力；P0---吸附气体的饱和蒸汽压；V---被吸附气体的体积；Vm---固体表面被单分子层气体覆盖所需气体的体积；C---常数吸附总表面积S=VmNaAm/22400W吸附比表面平均粒径d=(6/ρ)104/S0000)1(1)(])1(1)[(ppCVCCVppVpppCppCpVVmmm空气透过法12345671-微型空气泵，2-压力调节器，3-干燥管，4-粉末试样管，5-针型阀，6-U型管压力计，7-粒度曲线板测量原理''2/3)1(pppALCLdmP---流动粉末床之前的空气压力；P’---通过粉末床之后的空气压力；A---粉末试样管截面积；L---粉末试样管长度；C---系数=6χ104/14（kη）1/2K---常数；η-----水的粘度。