粉末性能与表征80页PPT
粉体的表征ppt课件
特征 范围
AABiblioteka ICP-AE 原子吸收 XRF
光谱石墨
炉
金属和非 金属和非 金属和非 Z＞8 金属元素 金属元素 金属元素
XRD 晶体材料
样品通常 液态 的状体
液态
液态
固态
固态
检测极限 10-3-10-1 10-3-10-1 10-5-10-2 ＞10 a（ppm）
103-104
精确度b 0.2-1
0.5-2
1-2
（%）
准确度c 1-2
2-5
5-10
（%）
0.1-0.5 0.2-0.5
0.1-1
0.5-5
备注：AA=原子吸收；ICP-AE=电感耦合等离子 体发射；XRF=X射线荧光；XRD=X射线衍射； Z=原子序数
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3. 晶体结构和相成分表征
晶体结构和相成分的分析与表征主要采用X射线衍射（XRD）这种方法。 XRD方法的主要依据是布拉格方程：2dsinθ = nλ 。
物理特性 颗粒尺寸和分布
颗粒形状 团聚度 表面积 密度和气孔率
化学成分 主要元素 次要元素 微量元素
相 结构（晶体或非晶体）
晶体结构 相成分
表面特性 表面结构 表面成分
3
1. 物理特性表征
1.1粉体分类
粉体按颗粒类型可以分为以下几类：
（1）一次颗粒：粉体中的最小单元；
（2）团聚体：颗粒聚集；
多个多晶一次颗粒组成的团聚体示意图
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4. 表面形貌表征
比表面积的增大会对粉体各种 性能产生较大影响；
右图列出了电子束与固态样品 的相互作用示意图。 表面形貌表征技术基于微观粒
子（原子、离子、中子、电子等） 之间的反应以及辐射现象（X射 线衍射、紫外线辐射等）。这些 相互作用会产生不同的射线，通 过这些射线我们可以得到关于样 品的许多信息。
Part2粉末性能表征
Part 2 粉末性能表征Powder Characterizations物理性能Physical features化学性能Chemical features工艺性能Operational features1、粉末颗粒与粉末体的概念Concepts of particles and powders致密体bulk、粉末体powder、colloid 胶体------固体solid：根据不同分散程度dispersed degree 粉末体(1000微米，微米级，亚微米级sub-micrometer，纳米级nano grade （0.1微米以下）) 粉末颗粒表现出流体性质flow ability，粉末越细，流动性质越明显。
0.1微米以下的粉末工业中又称为超细super fine powder粉末0.01微米以下powders称为胶体colloid粉末颗粒与粉末体particles and powders粉末颗粒：crystalline or poly-crystalline, amorphous, glass 晶粒或多晶聚合体,粉末体：called powder simply简称粉末，是由大量的粉末颗粒组成的一种dispersed system 分散体系，其中的颗粒彼此可以分离devoice each other，或者说，粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。
Powder is combined by particles and pores among the particles粉末颗粒Powder particles粉末聚集状态：单颗粒single particle，二次颗粒secondary parti.multi-particles单颗粒single particle 晶粒或多晶粒聚集\amorphous，粉末中能分开并独立independent presented unit 存在的最小实体称为单颗粒二次颗粒secondary particles有多个单颗粒或一次颗粒构成;PowderFirstly primary particles一次颗粒往往不能单独存在而聚集在一起，agglomeration force 聚集力主要是物理作用力agglomeration，而非强化学健结合chemistry bonding;一次颗粒粒度测定particle size testing, inert gas absorbent 惰性气体表面吸附方法BET二次颗粒粒度测定, other method; x-ray, optical microscope, TEM, SEM,light scattering图2－1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。
粉末冶金PPT课件
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Part 2：粉末性能表征
2、化学性能 ChemistryFeatures
• 原材料成分elements与组成 compositions，纯度标准，粉末国家及部 级标准GB and BB
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Part 2：粉末性能表征
Particle shape and the suggested qualitative descr第i1p6页t/o共1r4s9页
Part 2：粉末性能表征
• The equivalent spherical diameter can be determined from surface area, volume project area or settling rate measurements.
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Part 2：粉末性能表征
• 球形度sphere ability ：与颗粒相同体积same volume的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积real surface area之比称为球形度。它不仅表征express 了颗粒的symmetry对称性，而且与颗粒的表面粗糙 程度有关。一般情况下，球形度均远小于1。
• Usually，coarse particle 颗粒以single 单 颗 粒 存 在 ， fine particles 由 于 表 面 big surface发达而结合binding together，以二 次颗粒形式存在。 第6页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， compared with out surface structure, 颗 粒 的 very complicated structures in particles,内部结构非常复杂
经典：粉末的性能与表征
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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：
f(D P )2 1e x ( D P p 2 D 2 P ) 2 2 1e x ( D P p 2 D 2 5) 2 0
• 式中， D P为平均粒径，为分布的标准偏差
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组数h的选取
• 当组数h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）。
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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
得
D＝∑(nd)/∑n
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实例2（自学）
若面颗积粒的群定的义质函量数为求m平1均, m粒2径, m？3, …, mn，试由比表
设每颗种粒颗群粒由的粒个径数为为d1n, 1d,2,nd2,3,n…3, ,…dn,的n集n，合密体度组为成，， 则n1=m1/(d13), n2=m2/(d23), n3=m3/(d33), …, nn=mn/(dn3)
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测定量和定义函数相对应的平均粒径
测定量
定义函数
个长
(nd)
平均粒径
(nd ) n
全表面积
(6nd 2 )
(nd 2 ) n
颗粒数
n
全体积（全质量）
(nd 3 ), (nd 3 )
粉末性能及其测定PPT课件
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
• V=m/nd比 • V=Kda3 • m/nd比=Kda3 K=m/nd比da3 m-粉末质量 n-粉末个数 d比-比重瓶密度
颗粒形状
片状 不规则形 状 球状
三种颗粒形状不同的铜粉的密度
松装密度 g/cm2
振实密度 松装时孔隙
g/cm2
度,%
0.4
0.7
95.5
2.3
3.14
74.2
49.4
4.5
5.3
钨粉平均粒度对松装密度的影响
费歇尔平均粒度 松装密度
μm
g/cm2
1.20
2.16
2.47
2.52
3.88
3.67
费歇尔平均粒度 松装密度
ni
250 200 150 100 50
2 4 6 8 10 12 14 d, μm
频度分布曲线
100
累 计 80 百 分 60 数， % 40
20
2 4 6 8 10 12 14 d, μm
累积分布曲线
• 1测量法 • 粒度测量主要方法
粒径基准
方法名称
测量
测量范围，μm
几何学粒径 当量粒径
筛分析 光学显微镜 电子显微镜 电阻（库尔特记数器）
• BET法
比表面测定法
真空计
扩散泵
He
1
/N2
2
3
800
700 4
600
500
7
8
《粉体科学与工程基础》粉末的性能与表征
《粉体科学与工程基础》粉末的性能与表征一、研究背景粉末的性能对粉体的各种现象、材料的性能、以及相关的应用都有着很大的影响。
而粉末的性能包括：几何性能(粒度、比表面、孔径和形状等)；化学性能(化学成分、纯度、氧含量等)；粉体的力学特性(松装密度、流动性、成形性、压缩性、堆积角和剪切角等)；粉末的物理性能和表面特性(真密度、光泽、吸波性、表面活性;电位和磁性等)。
其中气力输送也是对粉末性能的重要应用之一。
气力输送过程中物料性能是确定输送特性的重要因素,因此,粉料气力输送技术的实现要以对粉料的性能研究为基础。
对影响气力输送的粉体基本性能及其相关参数做了较全面分析,其中粒子尺寸、粒径分布、形状是影响粉料是否可适用于气力输送的关键参数,其它特性都与这三种特性相关联。
因此通过对粉体基本性能的研究及其在气力输送中所表现出来的流动特性,建立粉体性能与气力输送特性参数的关系,对气力输送技术的进一步发展,更好地发挥该技术的优越性,具有十分重要的意义。
二、研究现状粒体性能包括粒子的尺寸、粒度分布、密度、形状、硬度、孔隙率、透气性等,其中粒子尺寸、粒径分布、形状是影响粉料是否可适用于浓相气力输送的关键参数。
2.1 粒子尺寸粒径又称为粒度,是用来表示粉体颗粒尺寸大小的几何参数,它是粉体诸性质中最重要和最基本的。
粒径的定义和表示方法由于颗粒的形状、大小和组成的不同而不同,同时又与颗粒的形成过程、测试方法和工业用途有密切联系[3]。
通常将粒径分为单个颗粒的单一粒径和颗粒群体的平均粒径。
如果粒子是球形的可直接使用其直径作粒径,但实际颗粒的形状都是不规则的,所以要引入当量直径,即把颗粒看成一个相当的球,将该球体的直径作为颗粒的粒径,由于相当的物理量不同,就有不同的粒径,一般可分为:等体积球当量径d v、等表面积球当量径d s、等比表面积球当量径d sv、等投影周长圆当量径d L、等投影面积球当量径d a、等沉降速度球当量径,又称为斯托克斯径d St。
粉末冶金,第三章,粉末性能及其测定 ppt课件
粒的大小。
♫用直径表示颗粒大小称为粒径和粒度。由于组成粉末的无数颗粒 不属于同一粒径，因此又用不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含 量来表征粉末颗粒大小的状况，称为粒度组成，也叫粒度分布。
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几种粒径基准：
（1）几何学粒径dg： 用显微镜按投影几何学原理测
得的粒径称投影径。
● 二轴平均径： 1 ( l b )
2
●
三轴平均径：
1 (l b t) 3
3
● 加和（调和）平均径： (1/l)(1/b)(1/t)
● 几何平均径： (2lb2bt2tl)1/2/6
● 体积平均径： 3lbt/(lbbttl)
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表2-3 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(溶液)
塑性金属机械 研磨
机械粉碎
树枝状
水溶液电解
多孔海绵状 金属氧化物还原
碟状
金属旋涡研磨
不规则形
水雾化，机械粉碎， 化学沉淀
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♫粉末的化学成分主要是指粉末中金属或合金组元的含量 和杂质的含量。金属粉末中金属或合金组元不能低于 98%～99%。如我国国标中还原铁粉总铁含量不低于98%～ 98.5%。
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2.2金属粉末的取样和分样
粉末冶金生产过程中，粉末以kg或t来计量，而检测所 需样品只有几g或几mg，其性能要代表该批粉末的性能。 取样标准： 国际：ASTM（American Standard of testing Manual)标准 中国：GB5314-85
第一章 粉末性能
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（二）粉末颗粒的聚集状态
a
二次颗粒示意图 a— 单颗粒 b— 二次颗粒 a2— 一次颗粒 c—晶粒
一次、二次颗粒内部都可能存在孔 隙
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粉末体示意图 可能存在一次颗粒、二次颗粒、颗粒团
● 粉末强度愈高,硬度愈高, 混合粉末的强度strength比合金粉末的强 度低, 合金化可以使得金属强化, 硬度随之提高；
● 不同方法生产同一种金属的粉末，显微硬度是不同。粉末纯度 purity越高，硬度越低，粉末退火降低加工硬化程度、减少氧、碳 等杂质含量后，硬度降低。
● 硬度反映了粉末的塑性，对粉末的压制性能有重要的影响，模压成 形时对模具的寿命影响显著。
计算粒度的原理是根据柯青-卡门方程变换建立的公式古登 （Gooden，Smith）；用粉末床几何尺寸表示孔隙度：
θ：孔隙度
1 W c AL
W：粉末质量 A ： 试样截面积 L：试样长度
ρ理：粉末材料理论密度
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23 School of Materials Science and Engineering
The following masses are measured:
m0: empty pycnometer ml: pycnometer containing liquid ms: pycnometer including sample particles
msl: pycnometer including sample and liquid
1180－1440 1240－1480 1200－1620 1220－1480
粉末的性能与表征分解
组数h的选取
• 当组数h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）。
颗粒大小的频率分布
h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 sum DP/m 1.0-2.0 2.0-3.0 3.0-4.0 4.0-5.0 5.0-6.0 6.0-7.0 7.0-8.0 8.0-9.0 9.0-10.0 10.0-11.0 11.0-12.0 12.0-13.0 nP 5 9 11 28 58 60 54 36 17 12 6 4 300 di/m 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 f( DP)/% 1.67 3.00 3.67 9.33 19.33 20.00 18.00 12.00 5.67 4.00 2.00 1.33 100
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占全粒子群中 的百分含量（微分型）；
• 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%
1 粉末的性能与表征 （4学时）
刘小英 龙岩学院
目录
1.1 粉末颗粒的粒径与形状 1.1.1 单个颗粒的粒径 1.1.2 粉体的粒径分布 1.1.3 颗粒的形状 1.2 粉末粒径的测量 1.3 粉末体的性质
1.1 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。 但习惯上，将≤ 100μm的粒子叫“粉”，＞ 100μm 的 粒 子 叫 “ 粒 ” 。 通 常 说 的 “ 粉 末”、“粉粒”或“粒子”都属于粉体学 的研究范畴。
粉末冶金 -第三章 粉体表征
第三章 粉末的性能及其测定
§3.2 粉末及粉末性能
3.2.1 粉体粒径和粉末体的定义 Fine particle 颗粒 从个体颗粒出发，称为颗粒学
Powder 粉体 从集合粉体出发，称为粉体工程学
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第三章 粉末的性能及其测定
§3.2 粉末及粉末性能
3.2.2 粉末颗粒构造和表面状态 粉末颗粒实际构造的复杂性还表现为晶体的严重不完整性， 即存在许多结晶缺陷，如空隙、畸变、夹杂等。因此，粉末 总是贮存有较高的晶格畸变能，具有较高的活性。
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第三章 粉末的性能及其测定
§3.3 金属粉末的取样和分样
3.3.3 颗粒形状
粉末的形状
规则形状 不规则形状
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第三章 粉末的性能及其测定
§3.3 金属粉末的取样和分样
3.3.3 颗粒形状
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
粉末颗粒的形状
(h) 星蓝海学习网
第三章 粉末的性能及其测定
§3.3 金属粉末的取样和分样
3.3.5 颗粒粒度的测定方法
沉降分析法
黏性阻力区Re<1;
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Re Re dv
v 4gd(s )
3 0
v d 2g(s ) 18
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第三章 粉末的性能及其测定
§3.3 金属粉末的取样和分样
3.3.5 颗粒粒度的测定方法
沉降分析法
黏性阻力区Re<1;
v d2g(s ) 18
d 18v (s 0)g
1.355 h (s 0 )t
18h (s 0 )gt