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粉体的性能表征及测定

团聚体:一次颗粒通过某种作用力形成的更大颗粒。
单晶、多晶、非晶、准晶、无定形
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2.1.2 颗粒的形状
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颗粒形状影响粉体的特性 不同的使用目的对形状有不同的要求
一些工业产品对颗粒形状的要求
序号 1 2 3 4 5 6
产品种类
对性质的要求
对颗粒形状的要求
涂料、墨水、化妆品 固着力强、反光效果好
片状颗粒
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颗粒大小的频率分布
h
DP/m
nP
di/m f(DP)/%
1
1.0-2.0
5
1.5
1.67
2
2.0-3.0
9
2.5
3.00
3
3.0-4.0
11
3.5
3.67
4
4.0-5.0
28
4.5
9.33
5
5.0-6.0
58
5.5
19.33
6
6.0-7.0
60
6.5
20.00
7
7.0-8.0
54
7.5
18.00
橡胶填料
增强性和耐磨性
非长形颗粒
塑料填料
高冲击强度
长形颗粒
炸药引爆物
稳定性
光滑球形颗粒
洗涤剂和食品工业
流动性
球形颗粒
磨料
研磨性
多角状
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(1) 形状指数
表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
1) 均齐度
一个不规则的颗粒以最大稳定度(重心最低)放置 于一平面上,其三轴径中两个尺寸的比值。
扁平度m=短径/厚度=b/h 伸长度n=长径/短径=l/b
颗粒的实际表面积与视为光滑颗粒的宏观表面积之 比。
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2.1.3 粒度分布
单分散体系:组成粉体系统的颗粒粒径相等或相近。 多分散体系:组成粉体系统的颗粒粒径不相等,在 一定的范围内变化。 粒度分布:用简单的表格、图形或函数形式表示粉 体颗粒群粒径的分布状态 基准:个数、长度、面积、质量
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(1) 频率分布
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如果用d代表该特征尺寸,则S=Sd2, V=Vd3 S、V称为颗粒的表面积形状系数和体积形状系数 若分别以dS和dV表示颗粒的等表面积相当径和等体 积相当径,则
S=Sd2 =dS2
V=Vd3 =dV3/6

S=dS2/d2
V=dV3/(6d3)
球形颗粒:、/6,正方形颗粒:6、1。
(3) 粗糙度系数
8
8.0-9.0
36
8.5
12.00
9
9.0-10.0
17
9.5
5.67
10
10.0-11.0
12
10.5
4.00
11
11.0-12.0
6
11.5
2.00
12
12.0-13.0
4
12.5
1.33
sum
300
100
20
频率分布的等组距直方图及分布曲线图
6
费雷特径
马丁径
定向最大径
投影面积相当径 7
(3) 球当量直径
1)等表面积相当径:与颗粒等表面积的球的直径, 以dS表示,表面积S=dS2,即dS=(S/)1/2
2)等体积相当径:与颗粒体积相等的球的直径,以 dV表示,体积V=dV3/6 ,即dV=(6V/)1/3
3)等比表面积相当径:与颗粒等比表面积的球的直 径,以dSV表示,dSV=dV3/dS2
6
2lb 2bh 2lh 6
三轴等表面积平均径
同外接长方体有相同表面积的正 方体的边长
5
(2) 投影径
1)二轴径:颗粒投影的外接矩形的长l和宽b 2)费雷特(Feret)径:与颗粒投影相切的两条平行 线之间的距离,又称为定向径 3)马丁(Martin)径:在一定方向上将颗粒投影面 积分为两等份的直径,又称为定向等分径 4)定向最大直径:在一定方向上颗粒投影的最大长 度 5)投影面积相当径:与颗粒投影面积相当的圆的直 径,又称为当量直径 6)投影周长相当径:与颗粒周长相等的圆的直径
2) 充满度
体积充满度:外接长方体的体积与颗粒体积之比。 面积充满度:外接矩形面积与颗粒投影面积之比。
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3) 球形度
与颗粒体积相等的球体的表面积与颗粒表面积之比。
4) 圆形度
与颗粒投影面积相等的圆的周长与颗粒投影面积的 周长之比。
(2) 形状系数
对于一个没有孔隙的颗粒,不管其形状如何,其表 面积应该正比于颗粒的某一特征尺寸的平方,它的体 积应该正比于该尺寸的立方。
4)沉降速度相当径(Stokes径):层流中与颗粒具 有相同自由沉降末速的同密度球的直径
8
(4) 不同粒径的差别
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晶粒:结晶颗粒,内部物质均匀,无晶界和气孔存 在。
一次颗粒:即单个颗粒,指内部没有孔隙的致密材 料,可以是非晶、单晶,也可以是内部晶界密度不很 高的多晶体。
二次颗粒:即颗粒聚集体,是由单个颗粒以弱结合 力构成,包含了一次颗粒与孔隙。
粒度(径):粉体颗粒的平均大小。
2.1.1 颗粒的粒径
球形颗粒:直径, 立方体颗粒:边长 圆柱形颗粒:直径、高度 长方体颗粒:长、宽、高 实际粉体:不规则形状,表示方法?
3
(1) 三轴径
将一颗粒放置于每边与其相切的外接长方体中,长 方体的三条边(长l、宽b和高h)为颗粒的三轴径
三轴径可用于比较不规则形状颗粒的大小
第二章 粉体的性能表征及测定
2.1 几何形态性能的表征及测定
2.1.1 颗粒的粒径 2.1.2 颗粒的形状 2.1.3 粒度分布 2.1.4 几何形态性能的测定
2.2 其他性能的表征及测定
2.2.1 团聚体
1
2.2.2 晶体结构 2.2.3 化学成分 2.2.4 堆积性质
思考题
2
2.1 几何形态性能的表征及测定
频率(用f表示):在粉体样品中,某一粒度大小 (用DP表示)或某一粒度大小范围内(用DP表示) 的颗粒(与之相对应的颗粒个数为nP)在样品中(与 之对应的颗粒总数为N)所占的百分数
可写成
f = (nP/N)100%
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实例
设用显微镜观察N为300个颗粒的粉体样品。经测定, 最小颗粒的直径为1.5m,最大颗粒为12.2m。将被 测定出来的颗粒按由小到大的顺序以适当的区间加以 分组,组数用h表示,取h为12(h的取值过小,则数 据的准确性降低;h的取值过大,则数据的处理过程 又过于冗长)。区间的范围称为组距,用DP表示, 取DP=1m。每一个区间的中点,称为组中值,用di 表示。落在每一区间的颗粒数除以N,便是频率f。将 测量的数据加以整理,如下表所示
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由三轴径计算的各种平均径及其物理意义
序号
Hale Waihona Puke 计算式名称物理意义
lb
1
2
lbh
2
3
3
3
1 1 1
lbh
二轴平均径 三轴平均径 三轴调和平均径
平面图形的算术平均
外接长方体算术平均
同外接长方体有相同比表面积的 球的直径或正方体的边长
4
lb
二轴几何平均径
平面图形的几何平均
5
3 lbh
三轴几何平均径
同外接长方体有相同体积的正方 体的边长
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