20160506-粉体工程.ppt

粉末的表征与测量,潘婷，毕春鑫，张艳，杨丽珪 龚庆方，王影，张婷月，孙银秋,颗粒,粉体,颗粒大小和形状表征,粉体特性的表征,材料的机械、物理和化学性质描述了组成材料的物质组态的基本特性， 当物质被“分割”成为粉体之后，上述三类性质则不能全面描述材料的性质 必须对粉体材料的组成单元颗粒，进行详细描述。颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物性特性表征量。,直径D、高度H,？,颗粒的大小,直径D,人为规定了一些所谓尺寸的表征方法,三轴径 / 定向径 / 当量径,设图中颗粒处于一水小平面上，其正视和俯视投影图如图所示。 在两个投影图中，定义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长。,定义：沿一定方向的颗粒的一维尺度,定向径包括三种,对于一个颗粒，定方向径 随方向而异，可取其所有方向的平均值； 对取向随机的颗粒群，可沿一个方向测定。,定义：颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径,等体积球当量径：与颗粒同体积球的直径,等表面积球当量径：与颗粒等表面积球的直径,比表面积球当量径：与颗粒具有相同的表面积对体积之比，即具有相同的体积比表面的球的直径,等周长圆当量径：与颗粒投影圆形周长相等的圆的直径,投影圆当量径Heywood径：与颗粒投影面积相等的圆的直径,等效体积直径,等效表面积直径,等效重量直径,最短直径,最长直径,等效沉降速率直径,筛分直径,各种粒径是纯粹的几何表征量，描述了颗粒在三维空间中的线性尺度。,在实际粉末颗粒测量中 要依据物理测量原理，例如运动阻力，介质中的运动速度等获得的颗粒粒径，这时的粒径已经失去了通常的几何学大小的概念，而转化为材料物理性能的描述。 因此，除球体以外的任何形状的颗粒并没有一个绝对的粒径值，描述它的大小必须要同时说明依据的规则和测量的方法。,颗粒的形状,与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比,可以看出： 1. ； 2. 颗粒为球形时， 达最大值。,一些规则形状体的球形度,一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h，定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同,则：,扁平度,延伸度,若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积， 则Q与颗粒粒径d的关系可表示为：,k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积描述,表面形状因子,( j 表示征对于该种粒径的规定 ),与的差别表示颗粒形状对于球形的偏离,1,与 的差别表示颗粒形状对于球形的偏离,体积形状因子,2,表面形状因子与体积形状因子的比值,比表面积形状系数,3,一些规则几何体的形状因子,颗粒大小和形状表征,粉体特性的表征,计算公式：,计算公式：,粒度分布依据的统计基准：,例：以显微镜观察测量粉体的Feret径（测量总数为1000个）,频度%,粒度,频度%,粒度,正态分布：,（d+）,中位径，统计学中的数学期望值 标准偏差,国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准 单位：目 目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔数,(a，d单位mm),统计量大, 代表性强 便宜 重量分布,下限38微米 人为因素影响大 重复性差 非规则形状粒子误差 速度慢,采用定向径方法测量,光学显微镜：0.25250m 电子显微镜：0.0015m,显微镜测定粒度要求统计颗粒的总数： 粒度范围宽的粉末10000以上 粒度范围窄的粉末1000左右,可直接观察粒子形状 可直接观察粒子团聚 光学显微镜便宜,代表性差 重复性差 测量投影面积直径 速度慢,测量原理,当光入射到颗粒时，会产生衍射， 小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小， 某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。,激光衍射 0.05500m X光小角衍射 0.0020.1m,测量方法,激光衍射,目前的,激光衍射法原理图,激光衍射,测量原理示意图,当一个小颗粒通过小孔时，所产生的电感应，即电压脉冲与颗粒的体积成正比。,测量原理,无颗粒时单元的电阻：,有颗粒时单元的电阻：,在具有一定粘度的粉末悬浊液内， 大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。 如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离(时间)后，就能将粉末按粒度差别分开。,测量原理,测量原理示意图,测量方法,优点 测量重量分布 代表性强 经典理论, 不