加压压密填充
压力的作用可以减少颗粒相互作用，附着力的影响，使粉体密度更大。
15
特种陶瓷 粉体性能
粉体填充特性
影响因素
1）颗粒大小的影响 当颗粒的粒径不大时，粒径越小，填充越疏松；如果粒径变大，大
到超过临界粒径Dc (大约20um)时，则粒径对填充率的影响并不大。 2）颗粒形状和凝聚的影响
在填充中，若颗粒的形状逐渐偏离球状，并且直到板状、棒状等不规 则形状，那么，可以预料，填充操作比较困难，填充结构越来越疏松， 空隙率越来越变大。
说明
（1）用不同方法测得的粒径可能相较大的区别。 （2）一般测得是二次粒径，并不仅仅是一次粒径，显微镜的方法才有可能将 其分析。
8
特种陶瓷 粉体性能
筛分径
—————————————————————————————
目数
20 42 60 80 100 150 170 200 250 325
—————————————————————————————
10
11
特种陶瓷 粉体性能
粉体粒度分布
单分散体系
多分散体系
（1）频率分布 任意粒度的颗粒占总颗粒
ห้องสมุดไป่ตู้数的个数或者质量百分比
（2）累积分布 某一粒径以下的颗粒占
总颗粒数的个数或者质量百
分比
粒径／μm
<20 20～25 25～30 30～35 35～40 40～15
>45
频率分布／％
质量
个数
分数
百分数
6.5
表面能和表面状态
粉体颗粒表面原子与内 部原子不同，处于能量过 剩状态，这种“过剩能量” 就称为粉体颗粒的表面能。 颗粒粒径越小，表面原子 的比例越大，表面能就成 为粉体粒子的附着与凝聚 的重要作用。
Cu粉
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特种陶瓷 粉体性能
粉体填充特性
粉体填充特性是粉末成型的基础
等大球的致密填充
配位数12， 致密度74.05%
片状 塑性金属机械研磨，水雾化
多角形
机械粉碎
颗粒形状 树枝状 多孔海绵状 碟状 不规则形
粉末生产方法
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
5
特种陶瓷 粉体性能
粉体粒度（粒径）
凡构成某种粉体的颗粒群，其颗粒的平均大小被定义为该 粉体的粒度。
粉体粒径大小影响粉体性质，如最敏感的比表面积、可压 缩性、流动性。
特种陶瓷工艺学
学 院：材料科学与工程
1
特种陶瓷 生产工艺
特种陶瓷粉体性能及其制备技术 特种陶瓷的成型 方法
2
特种陶瓷 粉体性能
粉体
作为物质的一种存在状态，粉体不同于气体、液体，也不完全同于 固体；它是大量固体粒子的集合体，具有很多固体的属性，如物质结构， 密度等等；颗粒间存在宏观空隙，颗粒间结合力较弱；同时它具有固体 所不具有的流动性。
⑴ 等体积球相当径 ⑵ 等面积球相当径 ⑶ 等沉降速度相当径 ⑷ 显微镜下测得的颗粒径
7
特种陶瓷 粉体性能
球当量直径
① 等表面积（球）相当径 ② 等体积（球）相当径 ③ 等比表面积（球）相当径 ④ 等沉降速度（球）相当径 ( Stokes径）
筛分径
当颗粒通过筛网并停留在细筛网上时，粗细筛孔的算术或几 何平均值称为筛分径
(1) 立方密堆
{111} ABCABCABC排列
(2) 六方密堆
{0001} ABABABABAB排列
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特种陶瓷 粉体性能
粉体填充特性
等大球的不规则填充
实际填充中，很难达到完全致密。在可能获得最密填充中，孔隙 率0.363即36.3％，致密度为63.7％。
异直径球的填充
在等大球填充所生成的空隙中，进一步再填充小球，可以获得更加 紧密的填充。
4
特种陶瓷 粉体性能
粉体颗粒形状
颗粒形状直接影响粉体的许多特性， 如比表面积、流动性、磁性、固着力、 填充性、研磨特性和化学活性等。根据 不同的使用目的，对颗粒形状有不同的 要求。
颗粒形状因粉末生产方法不同而不同
颗粒形状与粉末生产方法的关系
颗粒形状
粉末生产方法
球形
气相沉积，液相沉积
近球形
气体雾化，置换(溶液)
粒径/mm .833 .351 .246 .175 .147 .104 .080 .074 .061 .043
—————————————————————————————
金刚石粒度
粒度号 30/35 35/40 40/45 45/50 50/60 60/70 70/80 80/100 100/120 120/140 140/170 170/200 200/230 230/270 270/325 325/400
粉体颗粒
一次颗粒：
单颗粒，分开并独立存在的最小 实体，可以是单晶，但普遍为多晶
二次颗粒：
一次颗粒间的自发团聚
3
特种陶瓷 粉体性能
粉体团聚
团聚原因：
（a）分子间的范德华力 （b）颗粒间的静电引力 （c）吸附水分的毛细管力 （d）颗粒间磁引力 （f）颗粒表面不光滑造成的机械纠缠力
颗粒越小，团聚越严重，而对纳米 粉来说，如何解决或减轻粉体团聚现象 也是很大的难题
30.8
86.4
30.6
83.7
13.6
94.O
16.3
92.5
6.0
97.6
75
100.0
2.1
12100.0
特种陶瓷 粉体性能
粉体表面特征
粉体性能上与块体物质有很大的区别，重要原 因就是两者表面状态不一样。随着颗粒细化，粉 体表面问题将成为颗粒学的首要问题。这也是目 前纳米科学成为热点的主要原因。
19.5
15.8
25.6
23.2
24.1
23.9
17.2
14.3
7.6
8.8
3.6
7.5
2.4
累积分布／％
质量分数
个数百分数
大于该 粒径范围
小于该 粒径范围
大于该 粒径范围
小于该 粒径范围
100.O
6.5
100.0
19.5
93.5
22.3
80.5
45.1
77.7
45.5
54.9
69.2
54.5
69.4
尺寸(μ) 600～500 500～425 425～355 355～300 300～250 250～212 212～180 180～150 150～125 125～106 106～90
90～75 75～63 63～53 53～45 45～38
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特种陶瓷 粉体性能
显微镜下测得的颗粒径
① Feret径 ② Martin径 （等分面积） ③投影面积相当径 ④定方向最大径 ⑤投影周长相当径
粉体粒度决定应用范畴，是粉体诸物性中最重要的特性
如： 土木、水利所用粉体 1cm以上
冶金、食品：
40μm-1cm
纳米粉体：
nm量级
特种陶瓷粉体，一般粒径在0.05μm～40μm
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特种陶瓷 粉体性能
粉体粒度（粒径）
球状颗粒粒度可以用直径表示，多边形可以用边长，但粉 体颗粒通常不是很规则的。
粒径表示方法：