粉体工程2粉末的性能与表征

1、1 粉末的性能与表征粉末的性能与表征（4学时）学时）吴德武吴德武龙岩学院龙岩学院目录目录1.1 粉末颗粒的粒径与形状粉末颗粒的粒径与形状1.1.1 单个颗粒的单个颗粒的粒径粒径1.1.2 粉体的粒径分布粉体的粒径分布1.1.3 颗粒的形状颗粒的形状1.2 粉末粒径的测量粉末粒径的测量1.3 粉末体的性质粉末体的性质1.1 粉末颗粒的粒径与形状粉末颗粒的粒径与形状 粒子是指粉体中不能再分离的运动单位。粒子是指粉体中不能再分离的运动单位。但习惯上，将但习惯上，将100m的粒子叫的粒子叫“粉粉”，100m的粒子叫的粒子叫“粒粒”。通常说的。通常说的“粉粉末末”、“粉粒粉粒”或或“粒子粒子”都属于粉体

2、学都属于粉体学的研究范畴。的研究范畴。几个概念几个概念晶粒：单一晶体，晶粒内部物质均匀，单相，晶粒：单一晶体，晶粒内部物质均匀，单相，无晶界和气孔存在。无晶界和气孔存在。一级粒子：单一结晶粒子。一级粒子：单一结晶粒子。二级粒子：一级粒子的聚结体。二级粒子：一级粒子的聚结体。由范德华力、静电力等弱结合力的作用而由范德华力、静电力等弱结合力的作用而发生的不规则絮凝物发生的不规则絮凝物由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物均属于二级粒子。聚结物均属于二级粒子。1.1.1 单个颗粒的单个颗粒的粒径粒径（1）几何学粒子径）几何学粒子径 （2）投影径）投影径（3）球

3、当量直径）球当量直径（4）筛分径）筛分径（5）有效径）有效径（1）几何学粒子径）几何学粒子径 根据根据几何学尺寸定义几何学尺寸定义的粒子径。一般用显的粒子径。一般用显微镜法、筛分法等测定。近年来计算机的微镜法、筛分法等测定。近年来计算机的发展对几何学粒子径的测定带来很大方便，发展对几何学粒子径的测定带来很大方便，测定快速、准确结果。测定快速、准确结果。 对对规则规则的颗粒，其粒度可由某一尺寸来表的颗粒，其粒度可由某一尺寸来表示；示； 对对不规则不规则的颗粒，其粒度按某些的颗粒，其粒度按某些性质性质推导推导而得。而得。规则颗粒规则颗粒不规则颗粒的粒度不规则颗粒的粒度 三轴径三轴径：在一水平面上，

4、将一颗粒以：在一水平面上，将一颗粒以最大最大稳定度稳定度放置于每边与其放置于每边与其相切相切的长方体中，的长方体中，用该长方体的长度用该长方体的长度l、宽度、宽度b、高度、高度h定义的定义的粒度平均值。粒度平均值。三轴径的平均值计算公式三轴径的平均值计算公式序号序号计算式计算式名称名称意义意义1二轴平均径二轴平均径显微镜下出现的颗粒基本大小显微镜下出现的颗粒基本大小的投影的投影2三轴平均径三轴平均径算术平均算术平均3三轴调和平三轴调和平均径均径与颗粒比表面积相关，与外接与颗粒比表面积相关，与外接长方体表面相同的球体直径长方体表面相同的球体直径4二轴几何平二轴几何平均径均径接近于颗粒投影面积的度

5、量接近于颗粒投影面积的度量5三轴等表面三轴等表面积平均径积平均径与外接长方体表面积相同的立与外接长方体表面积相同的立方体的边长方体的边长2bl3hblhbl1113 lb6)(2bhlhlb （2）投影径）投影径 投影径投影径：颗粒以：颗粒以最大稳定性最大稳定性置于一平面上，置于一平面上，由此按其投影的大小定义的粒径。由此按其投影的大小定义的粒径。Ferret 径径 费雷特（费雷特（Feret）径：与颗粒投影相切的两）径：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离，又称为条平行线之间的距离，又称为定向径定向径。Martin径径 马丁（马丁（Martin）径：在一定方向上将颗粒）径：在一定方向上将颗粒

6、投影面积分为两等份投影面积分为两等份的直径，又称为的直径，又称为定向定向等分径等分径。定方向最大径定方向最大径 定向最大直径：在一定方向上颗粒投影的定向最大直径：在一定方向上颗粒投影的最大长度。最大长度。投影面积圆相当径投影面积圆相当径 投影面积相当径：与颗粒投影面积相当径：与颗粒投影面积投影面积相当的相当的圆的直径，又称为当量直径。圆的直径，又称为当量直径。（3）球当量直径）球当量直径球当量直径球当量直径：亦称球相当径。：亦称球相当径。体积体积直径直径dV：亦称等体积（球）相当径，是：亦称等体积（球）相当径，是指与颗粒等相同体积的球的直径；指与颗粒等相同体积的球的直径；面积面积直径直径dS：

7、亦称等表面积（球）相当径，：亦称等表面积（球）相当径，是指与颗粒等表面积的球的直径；是指与颗粒等表面积的球的直径；面积体积面积体积直径直径dSV：亦称等比表面积（球）：亦称等比表面积（球）相当径，是指与颗粒等比表面积的球的直相当径，是指与颗粒等比表面积的球的直径；径；（4）筛分径）筛分径 筛分径又称为细孔通过相当径。当粒子通筛分径又称为细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛过粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作记作DA。 算术平均值：算术平均值： 几何平均值：几何平均值： 在以上两式中：在以上两式中

8、：a粒子通过的粗筛网直径，粒子通过的粗筛网直径，b截留粒子的细筛网直径截留粒子的细筛网直径 。2baDAabDA（5）有效径）有效径 有效径是亦称为沉降速度相当径或牛顿径，有效径是亦称为沉降速度相当径或牛顿径，指与颗粒具有相同密度且在同样介质中具指与颗粒具有相同密度且在同样介质中具有相同有相同自由沉降速度自由沉降速度的直径液。该粒径可的直径液。该粒径可根据根据Stocks方程计算得到，因此又称方程计算得到，因此又称Stocks径，记作径，记作DStk。1.1.2 粉体的粒径分布粉体的粒径分布 粉体多是由粒径不等的粉体多是由粒径不等的粒子群粒子群组成的，存组成的，存在着粒度分布（在着粒度分布（p

9、article size distribution）问题。粒度分布可用简单的问题。粒度分布可用简单的表格表格、绘图绘图和和函数函数等形式表示。等形式表示。 一般常用一般常用频率粒度分布频率粒度分布或或累积粒度分布累积粒度分布来来表示粉体的粒度分布状态。表示粉体的粒度分布状态。频率粒度分布频率粒度分布 频率粒度分布频率粒度分布(frequency size distribution) 表示各个粒径相对应的粒子表示各个粒径相对应的粒子占全粒子占全粒子群中群中的百分含量（微分型）；的百分含量（微分型）； 频率（用频率（用f表示）：在粉体样品中，某一粒表示）：在粉体样品中，某一粒度大小（用度大小（用D

10、P表示）或某一粒度大小范围表示）或某一粒度大小范围内（用内（用DP表示）的颗粒（与之相对应的颗表示）的颗粒（与之相对应的颗粒粒个数个数为为nP）在样品中（与之对应的颗粒）在样品中（与之对应的颗粒总数为总数为N）所占的百分数）所占的百分数 可写成可写成f = (nP/N)100% 频率也可以用颗粒的频率也可以用颗粒的质量质量百分数来表示。百分数来表示。实例实例 设用显微镜观察设用显微镜观察N为为300个颗粒的粉体样品。个颗粒的粉体样品。经测定，最小颗粒的直径为经测定，最小颗粒的直径为1.5 m，最大颗粒，最大颗粒为为12.2 m。将被测定出来的颗粒按由小到大的。将被测定出来的颗粒按由小到大的顺序

11、以适当的区间加以分组，顺序以适当的区间加以分组，组数组数（要适当）（要适当）用用h表示，取表示，取h为为12。区间的范围称为组距，用。区间的范围称为组距，用 DP表示，取表示，取 DP1 m。每一个区间的中点，。每一个区间的中点，称为称为组中值组中值，用，用di表示。落在每一区间的颗粒表示。落在每一区间的颗粒数除以数除以N，便是频率，便是频率f。将测量的数据加以整理，。将测量的数据加以整理，如下表所示：如下表所示：组数组数h的选取的选取 当组数当组数h取值过小，则数据的准确性降低；取值过小，则数据的准确性降低； h的取值过大，则数据的处理过程又过于冗的取值过大，则数据的处理过程又过于冗长）。长

12、）。颗粒大小的频率分布颗粒大小的频率分布频率分布的等组距直方图及分布曲线图频率分布的等组距直方图及分布曲线图 称为直方图。第一个直方图的底边长就是称为直方图。第一个直方图的底边长就是组距组距 DP，高度为频率，底边的中点为组中，高度为频率，底边的中点为组中值值di 将直方图回归成一条光滑的曲线，便形成将直方图回归成一条光滑的曲线，便形成频率分布曲线频率分布曲线。工程上常用分布曲线的形。工程上常用分布曲线的形式来表示粒度分布。式来表示粒度分布。累积粒度分布累积粒度分布 累积粒度分布累积粒度分布(cumulative size distribution) 表示表示小于小于（或（或大于大于）某粒径的

13、粒子占全粒）某粒径的粒子占全粒子群中的百分含量（积分型）。子群中的百分含量（积分型）。 一种是按粒径一种是按粒径从小到大从小到大进行累积，称为筛进行累积，称为筛下累积，表示小于某一粒径的颗粒百分数，下累积，表示小于某一粒径的颗粒百分数，以以D(DP)表示。表示。 另一种是按粒径另一种是按粒径从大到小从大到小累积，称为筛上累积，称为筛上累积，表示大于某一粒径的颗粒百分数，累积，表示大于某一粒径的颗粒百分数，以以R(DP)表示。表示。 筛下累积和筛上累积的关系：筛下累积和筛上累积的关系： D(DP)+R(DP)100%D(Dmin)0 D(Dmax)100%R(Dmin)100% R(Dmax)0

14、 颗粒大小的累积分布颗粒大小的累积分布累积分布累积分布 DP/ m nP di/ m f( DP)/% D（DP）/% R（DP）/% 0.0-1.0 0 0.5 0.00 0.00 100.00 1.0-2.0 5 1.5 1.67 1.67 98.33 2.0-3.0 9 2.5 3.00 4.67 95.33 3.0-4.0 11 3.5 3.67 8.34 91.66 4.0-5.0 28 4.5 9.33 17.67 82.33 5.0-6.0 58 5.5 19.33 37.00 63.00 6.0-7.0 60 6.5 20.00 57.00 43.00 7.0-8.0 54 7

15、.5 18.00 75.00 25.00 8.0-9.0 36 8.5 12.00 87.00 13.00 9.0-10.0 17 9.5 5.67 92.67 7.33 10.0-11.0 12 10.5 4.00 96.67 3.33 11.0-12.0 6 11.5 2.00 98.67 1.33 12.0-13.0 4 12.5 1.33 100.00 0.00 累积分布的曲线形式累积分布的曲线形式 借助累积分布和频率曲线可以方便地分析借助累积分布和频率曲线可以方便地分析粉体中的粒度分布情况。粉体中的粒度分布情况。频率分布曲线频率分布曲线平均粒度平均粒度 平均粒度平均粒度是指颗粒出现最

16、多的粒度值，即是指颗粒出现最多的粒度值，即频率分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸。频率分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸。D平均平均累积分布曲线累积分布曲线中位径中位径 d50、d90、d10分别是指累积分布曲线上占颗分别是指累积分布曲线上占颗粒总量粒总量50%、90%及及10%所对应的粒子直所对应的粒子直径。径。 其中其中d50是为是为中位径中位径。D50平均粒径平均粒径 设颗粒群由粒径为设颗粒群由粒径为d1, d2, d3, , dn的集合的集合体组成；相对应的颗粒个数为体组成；相对应的颗粒个数为n1, n2, n3, , nn，总个数，总个数Nni。假设颗粒为立方体，。假设颗粒为立方体，密度为密度为

17、 。那么，该颗粒群的某些物理特征那么，该颗粒群的某些物理特征可用数学函数的形式表示：可用数学函数的形式表示： 颗粒群的总长颗粒群的总长(nd)；颗粒群的总表面积；颗粒群的总表面积(6nd2)； 颗粒群的总体积颗粒群的总体积(nd3)；颗粒群的总质量；颗粒群的总质量 (nd3)； 颗粒群的比表面积颗粒群的比表面积(6nd2)/(n d3)实例实例1 设颗粒群由粒径为设颗粒群由粒径为d1, d2, d3, , dn的颗粒组成，的颗粒组成，每种颗粒的个数分别为每种颗粒的个数分别为n1, n2, n3, , nn，试由，试由颗粒总长相等这一特性推导其平均粒径颗粒总长相等这一特性推导其平均粒径颗粒群的总

18、长可表示成：颗粒群的总长可表示成： n1d1+n2d2+n3d3+nndn(nd)将全部颗粒视为粒径为将全部颗粒视为粒径为D的均一颗粒，则总长为的均一颗粒，则总长为n1D+n2D+n3D+nnDDn得得D(nd)/n实例实例2（自学）（自学） 若颗粒群的质量为若颗粒群的质量为m1, m2, m3, , mn，试由，试由比表比表面积面积的定义函数求平均粒径？的定义函数求平均粒径？设颗粒群由粒径为设颗粒群由粒径为d1, d2, d3, , dn的集合体组成，的集合体组成，每种颗粒的个数为每种颗粒的个数为n1, n2, n3, , nn，密度为，密度为 ，则则n1=m1/( d13), n2=m2/

19、( d23), n3=m3/( d33), , nn=mn/( dn3)颗粒群的比表面积为：颗粒群的比表面积为：(n16d12+n26d22+n36d32+nn6dn2)/(n1 d13+n2 d23+ +n3 d33+nn dn3)=6m/( d)/m将全部颗粒视为粒径为将全部颗粒视为粒径为D的均一颗粒，则比表面积的均一颗粒，则比表面积为为(6m/ D)/m=6/( D)，由由6m/( d)/m=6/( D)，得，得D=m/(m/d)测定量 定义函数 平均粒径 个长 )(nd nnd)( 全表面积 )6(2nd nnd )(2 全体积（全质量） )(),(33ndnd 32)(nnd 比表面

20、积 )()6(32ndnd )()(23ndnd 颗粒数 n 平均比表面积 ndn)/6( )/(dnn 测定量和定义函数相对应的平均粒径测定量和定义函数相对应的平均粒径测定量 定义函数 平均粒径 全表面积 )(6)6(2ldddl lld)( 全体积（全质量） )()(23ldddl lld )(2 比表面积 )()(62ldld )()(2ldld 长度 l 平均比表面积 )/()/(62dldl )/()/(2dldl 测定量 定义函数 平均粒径 全体积（全质量） ) 6/()6(32SdddS SSd)( 比表面积 )(6SdS SSd)( 面积 S 平均比表面积 )/()/(623d

21、SdS )/()/(32dSdS 比表面积 mdm)/(6 )/(dmm 质量 m 平均比表面积 )/()/(634dmdm )/()/(43dmdm 粒度分布的函数表示粒度分布的函数表示正态分布的分布函数可用下述数学式表示：正态分布的分布函数可用下述数学式表示： 式中，式中， 为平均粒径，为平均粒径， 为分布的标准偏差为分布的标准偏差 正态分布是数理统计学中最重要的分布定正态分布是数理统计学中最重要的分布定律之一。但在粉体粒度的研究中，正态分律之一。但在粉体粒度的研究中，正态分布应用得较少，真正服从正态分布的粉体布应用得较少，真正服从正态分布的粉体并不多。并不多。2250222)(exp21

22、2)(exp21)(DDDDDfPPPPPD正态分布的频率分布曲线正态分布的频率分布曲线对数正态分布对数正态分布 许多粉体物料的粒度分布曲线都具有右歪许多粉体物料的粒度分布曲线都具有右歪斜形状。如果在横坐标轴上不是采用粒径斜形状。如果在横坐标轴上不是采用粒径DP，而是采用，而是采用粒径粒径DP的对数的对数，这时分布曲，这时分布曲线便具有对称性，这种分布称为线便具有对称性，这种分布称为对数正态对数正态分布分布。 粉体颗粒的右歪斜频率分布曲线粉体颗粒的右歪斜频率分布曲线横坐标取对数后变为对横坐标取对数后变为对数正态分布曲线数正态分布曲线1.1.3 颗粒的形状颗粒的形状 颗粒形状定义：一个颗粒的轮廓

23、边界或表颗粒形状定义：一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图象。面上各点所构成的图象。 形状千差万别（规则或不规则）直接影响形状千差万别（规则或不规则）直接影响粉体其他性质（流动性粉体其他性质（流动性、填充性等）所以填充性等）所以工程中，不同的使用目的要求颗粒的形状工程中，不同的使用目的要求颗粒的形状不同，颗粒的形状因形成过程不同而不同。不同，颗粒的形状因形成过程不同而不同。颗粒形状的定义颗粒形状的定义 对各种颗粒的形状需要对各种颗粒的形状需要定量定量加以描述：加以描述： 形状指数（详细介绍）形状指数（详细介绍） 形状系数形状系数 粗糙度系数粗糙度系数形状指数形状指数 定义：表示单一颗粒外形

24、的几何量的各种定义：表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合称为形状指数（即理想形状与无因次组合称为形状指数（即理想形状与实际形状比较时，实际形状比较时，差异的指数化差异的指数化）。）。均齐度均齐度体积充满度体积充满度面积充满度面积充满度球形度球形度圆形度圆形度常用的形状指数常用的形状指数均齐度均齐度 颗粒三轴径颗粒三轴径b、l、h之间的差异，它们之间的之间的差异，它们之间的比值可导出：比值可导出：当当b=l=h时，即为立方体，上述两指数均为时，即为立方体，上述两指数均为1。长短度长径长短度长径/短径短径扁平度短径扁平度短径/高度高度1/ bl1/hb体积充满度（容积系数）体积充满度（容积系数

25、）fv 颗粒的外接直方体体积与颗粒体积颗粒的外接直方体体积与颗粒体积Vp之比：之比： (1) 其倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极其倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极限值为限值为1，一般用于磨料颗粒抗碎裂研究。，一般用于磨料颗粒抗碎裂研究。pvvlbhf/球形度球形度 表示颗粒接近球体的程度表示颗粒接近球体的程度 对于形状不规则的颗粒，采用实用球形度：对于形状不规则的颗粒，采用实用球形度： 球形度常用于颗粒的球形度常用于颗粒的流动性流动性的讨论中的讨论中100与颗粒体积相等的球体的表面积与颗粒体积相等的球体的表面积颗粒的实际表面积颗粒的实际表面积0与颗粒投影面积相等的圆的直径与颗粒投影面积相等

26、的圆的直径颗粒投影的颗粒投影的 最小外接圆的直径最小外接圆的直径圆形度（轮廓比）圆形度（轮廓比） 表示颗粒的投影与表示颗粒的投影与圆接近的程度圆接近的程度cc与颗粒的投影面积相等的圆的周长与颗粒的投影面积相等的圆的周长颗粒投影面的周长颗粒投影面的周长形状系数（自学）形状系数（自学）定义：表示颗粒群性质和具体物理现象、单定义：表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数关系时，把与颗粒形状有关元过程等函数关系时，把与颗粒形状有关的诸因素概括为一个修正系数加以考虑，的诸因素概括为一个修正系数加以考虑，该系数称形状系数。该系数称形状系数。衡量实际颗粒形状与球形颗粒不一致程度的衡量实际颗粒形状与球形颗

27、粒不一致程度的比较尺度。比较尺度。几种常见形状系数几种常见形状系数（1）表面积形状系数）表面积形状系数（2）体积形状系数）体积形状系数s颗粒表面积颗粒表面积（平均粒径）（平均粒径）22pdS(1)3pdVv颗粒的体积颗粒的体积（平均粒径）（平均粒径）3) 1(（3）比表面积形状系数）比表面积形状系数（4）Carman形状系数形状系数表面积形状系数表面积形状系数体积形状系数体积形状系数vs（1）/ 60(1)1.2 粉末粒径的测量粉末粒径的测量 粒径的测定方法与适用范围粒径的测定方法与适用范围 测定方法测定方法 粒子粒子径径 (m) 测定方法测定方法 粒子粒子径径(m) 光学显微镜光学显微镜 0

28、.5 电子显微镜电子显微镜 0.001 筛分法筛分法 40 沉降法沉降法 0.5200 库尔特计数法库尔特计数法 1600 气体透过法气体透过法 1100 氮气吸附法氮气吸附法 0.031显微镜法（显微镜法（microscopic method） 显微镜法是将粒子放在显微镜下，根据投显微镜法是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒径的方法，主要测定几何粒径。影像测得粒径的方法，主要测定几何粒径。 光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应显微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应避免粒子间的重叠，以免产生测定的误差。避免粒子间的重叠，以

29、免产生测定的误差。 主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。库尔特计数法（库尔特计数法（coulter counter method） 将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设有一个细孔，孔两侧各有电极，电极间有有一个细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定电压，当粒子通过细孔时，粒子容积一定电压，当粒子通过细孔时，粒子容积排除孔内电解质而电阻发生改变。排除孔内电解质而电阻发生改变。 利用利用电阻电阻与粒子的与粒子的体积体积成正比的关系将电成正比的关系将电信号换算成粒径，以测定粒径与其分布。信号换算成粒径，以测定粒径与其分布。 测得

30、的是测得的是等体积球相当径等体积球相当径，粒径分布以个，粒径分布以个数或体积为基准。数或体积为基准。沉降法（沉降法（sedimentation method） 是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降时，根据时，根据Stocks方程方程求出粒径的方法。求出粒径的方法。 Stocks方程适用于方程适用于100m以下的粒径的测以下的粒径的测定，测得的粒径分布是以定，测得的粒径分布是以重量重量为基准的。为基准的。比表面积法（比表面积法（specific surface area method） 是利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅是利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅速

31、增加的原理，通过粉体层中比表面积的速增加的原理，通过粉体层中比表面积的信息与粒径的关系求得平均粒径的方法。信息与粒径的关系求得平均粒径的方法。 可测定可测定100m的粒子，但不能测定粒度分的粒子，但不能测定粒度分布。布。筛分法（筛分法（sieving method） 是应用最广的测量方法。常用的测定范围是应用最广的测量方法。常用的测定范围在在45m以上。以上。 方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列，将一定量粉体样品置于最上层中，振列，将一定量粉体样品置于最上层中，振动一定时间，称量各个筛号上的粉体重量，动一定时间，称量各个筛号上的粉体重量，求得各筛号上的不

32、同粒径重量百分数，获求得各筛号上的不同粒径重量百分数，获得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径。径。 筛号与筛号尺寸：筛号常用筛号与筛号尺寸：筛号常用“目目”表示。表示。“目目”系指在筛面的系指在筛面的25.4mm（1英寸）长英寸）长度上开有的孔数。度上开有的孔数。 如开有如开有30个孔，称个孔，称30目筛，孔径大小是目筛，孔径大小是24.5mm/30再减去筛绳的直径。所用筛绳再减去筛绳的直径。所用筛绳的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸。注明筛孔尺寸。1.3 粉末体的性质粉末体的性质1.3.1 粉体的堆积性质

33、粉体的堆积性质1.3.2 粉体的摩擦性质粉体的摩擦性质1.3.3 粉体压缩性与成形性粉体压缩性与成形性1.3.1 粉体的堆积性质粉体的堆积性质 单个固体颗粒的集合体称为颗粒群或单个固体颗粒的集合体称为颗粒群或粉体粉体层层。单元生产过程中常见的成型坯体、料。单元生产过程中常见的成型坯体、料仓中的粉料等均是粉体层。仓中的粉料等均是粉体层。 粉体层粉体层(填充层填充层)中的颗粒中的颗粒(填充物填充物)以某种空以某种空间排列组合形式构成一定的堆积状态，并间排列组合形式构成一定的堆积状态，并表现出诸如空隙率、容积密度、填充物的表现出诸如空隙率、容积密度、填充物的存在形态、空隙的分布状态等堆积性质存在形态

34、、空隙的分布状态等堆积性质。空隙率：空隙率： 填充在粉体层中未被颗粒占据的空间体积填充在粉体层中未被颗粒占据的空间体积 与包含空间在内的整个填充层表观体积之与包含空间在内的整个填充层表观体积之比。比。VVVVVCDVDVCV填充层表观体积填充层表观体积颗粒所占实体积颗粒所占实体积空隙体积空隙体积填充率填充率1DVV 孔隙率和空隙率的区别孔隙率和空隙率的区别 空隙率：颗粒体积不包括颗粒的外孔（内空隙率：颗粒体积不包括颗粒的外孔（内外相通）外相通） 孔隙率：颗粒体积不包括内外孔（内部封孔隙率：颗粒体积不包括内外孔（内部封闭孔）闭孔） 空隙率和颗粒群的空隙率和颗粒群的堆积状态堆积状态有关系有关系颗粒

35、的堆积状态颗粒的堆积状态等径球形颗粒的规则排列等径球形颗粒的规则排列异径球形颗粒的填充异径球形颗粒的填充非球形颗粒的随机填充非球形颗粒的随机填充等径球形颗粒的规则排列等径球形颗粒的规则排列正方排列层正方排列层单斜方排列层单斜方排列层平面基本排列形式平面基本排列形式 配位数：与一个球相接触的配位数：与一个球相接触的球数球数称为配位称为配位数。数。 随着排列变形程度增加，空隙率将减少，随着排列变形程度增加，空隙率将减少，配位数将增加。配位数将增加。异径球形颗粒的填充异径球形颗粒的填充 在等径球形颗粒规则排列的空隙中，填充在等径球形颗粒规则排列的空隙中，填充进较进较小小的球形颗粒，将获得填充率更的球

36、形颗粒，将获得填充率更高高的的堆积堆积非球形颗粒的随机填充非球形颗粒的随机填充 在重力下，容器中颗粒填充的空隙率随容在重力下，容器中颗粒填充的空隙率随容器直径减少和颗粒层高度增加而变大器直径减少和颗粒层高度增加而变大 随着球形度的增加，空隙率减少随着球形度的增加，空隙率减少 颗粒表面粗糙度的增加使空隙率增大颗粒表面粗糙度的增加使空隙率增大 细颗粒的粘结作用将形成松填充细颗粒的粘结作用将形成松填充 粗细颗粒比例改变将影响空隙率粗细颗粒比例改变将影响空隙率 振动的频率和振幅影响粉体层的空隙率振动的频率和振幅影响粉体层的空隙率真真密度密度 ：颗粒质量除以不包括内外孔在内的：颗粒质量除以不包括内外孔在

37、内的颗粒真体积颗粒真体积表观表观密度密度 ：颗粒质量除以不包括外孔在内的：颗粒质量除以不包括外孔在内的颗粒体积颗粒体积容积容积密度密度 ：颗粒质量除以填充容器的体积：颗粒质量除以填充容器的体积振实振实密度密度 ：颗粒质量除以振动后颗粒的表观：颗粒质量除以振动后颗粒的表观体积体积颗粒颗粒密度密度 ：颗粒质量除以包括内外孔在内的：颗粒质量除以包括内外孔在内的颗粒的表观体积颗粒的表观体积asbbtp密度密度 又称松密度，指在一定填充状态下，包括又称松密度，指在一定填充状态下，包括颗粒间全部空隙在内的整个填充层单位体颗粒间全部空隙在内的整个填充层单位体积中的颗粒质量。积中的颗粒质量。 它与颗粒物料的密

38、度、空隙率的关系如下：它与颗粒物料的密度、空隙率的关系如下：容积密度容积密度Pv)1 ( P颗粒物料的密度颗粒物料的密度空隙率空隙率bPas真真密密度度表表观观密密度度颗颗粒粒密密度度容容积积密密度度1.3.2 粉体的摩擦性质粉体的摩擦性质 摩擦性质是指粉体中固体粒子之间以及粒摩擦性质是指粉体中固体粒子之间以及粒子与固体边界表面因子与固体边界表面因摩擦摩擦而产生的而产生的些些特殊的物理现象，以及由此表现出的一些特殊的物理现象，以及由此表现出的一些特殊的力学性质。特殊的力学性质。 粉体的静止堆积状态、流动特性，粉粒料粉体的静止堆积状态、流动特性，粉粒料的堆放、贮存、移动的堆放、贮存、移动(包括加料、卸料与运包括加料、卸料与运箔箔)、压缩等，都将涉及摩擦性质。表示该、压缩等，都将涉及摩擦性质。表示该性质的物理量是摩擦角性质的物理量是摩擦角(或摩擦系数或摩擦系数)。 常用的摩擦角有常用的摩擦角有休止角休止角、内摩擦角内摩擦角、壁摩壁摩擦角擦角和和滑动角滑动角。休止角（堆