第1章 粉体粒度测试技术汇总

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
22
2.2.1 颗粒的形状
名称 定义
针状 颗粒似针状
多角状 颗粒具有清晰边缘的多边形 或多角状
枝状
颗粒在流体介质中自由发展 的几何形状,具有典型树枝 状结构
名称 片状 粒状
不规则状
定义
颗粒为扁平形状
颗粒接近等轴, 但形状不规则
颗粒无任何对称 性的形状
纤维状 颗粒具有规则的或不规则的 线状结构
23
• 针状(acicular) • 角状(angular) • 树枝状(dendritic) • 纤维状(fibrous) • 片状(flake) • 粒状(granular) • 不规则状(irregular) • 瘤状(nodular) • 球状(spheroidal) • 多角形状(polygonal) • 带状 (ligamental) • 聚合状(aggregate) • 海绵状 (sponge)
• 常用的测试方法有显微镜法、筛分法、沉降 法、比表面积法及激光衍射法等。
3
第1节 粒径的定义
1.1.1 颗粒粒径 粒度-颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。 球是最容易处理的。 粒径: 一般将分为代表单个颗粒大小的单一粒径。 代表由不同大小的颗粒组成的粒子群的平均粒径。
4
单一粒径
• 球形颗粒的大小是用其直径来表示的。 • 对于非球形颗粒,一般有三种方法定义其粒径,即投影径、
29
为此,我们用某个量的数值来表征颗粒的形状, 这些量可统称为形状因子。各种不同意义和名称的 形状因子都是一种无量纲的量,其数值与颗粒的形 状有关,可以在一定程度上表征颗粒形状对于标准 形状(球形)的偏离。很多形状因子是颗粒的不同 粒度的无量纲组合,其中不少是两种粒度之比。
30
形状系数
粒径相同的颗粒,形状不相同,其表面积、体积也相同, 因此,颗粒的表面积、体积与其粒径之间的数量关系,在 一定的程度上可以反映颗粒的形状。另外,颗粒的表面积 、体积是与某一特征尺寸(粒径)的平方、立方成正比的 ,这个比例系数就可定义为颗粒的形状系数。
33
比表面积形状系数
Sv S /V
Sv s Dp2 / v D3p
s
D
2 p
/
v
D
3 p
/ Dp
与6的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对于球, =6。
卡门形状系数 几何体的形状系数
c 6 /
34
颗粒形状
s
球形l=b=h=d
π
圆锥形l=b=h=d
立方体l=b=h
圆板形l=b,h=d l=b,h=0.5d l=b,h=0.2d
100 cm3 中的颗粒数。这个指数可用作评价铺路碎石的
形状,K值越小越好;还可用于表示高炉烧结块的形状。
38
3.面积充满度
面积充满度fb又称为外形放大系数,是颗粒投影
的面积A与其最小外接矩形的面积之比,即:
fb = A/lb
(≤1)
面积充满度可用于粉末冶金方面。
39
4. 球形度
球形度ψ表示颗粒接近于球体的程度,其定义为: ψ = (与颗粒体积相等的球体的表面积) /(颗粒的表面积) (≤1)
几何当量径和物理当量径。 • 投影径:指颗粒在显微镜下所观察到的粒径。 • 几何当量径:取与颗粒的某一几何量相等时的球形颗粒的
直径。 • 物理当量径:取与颗粒的某一物理量相等时的球形颗粒的
直径。
5
6
单个颗粒大小的表示方法
• 用粒度来表征颗粒的大小 • 对规则的颗粒,其粒度可由某一尺寸来表示 • 对不规则的颗粒,其粒度按某些性质推导而
32
设颗粒的粒径为Dp, 定义:颗粒的表面积 S=φsDp2 ; 颗粒的体积 V =φV Dp3 ,则
表面积形状系数
s S / Dp2
s与π的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对于 球, s= π;对于立方体s= 6。
体积形状系数
v V / D3p
v与π/6的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对
于球, v= π/6;对于立方体v= 1。
物点之间的最近距离。 • 光学显微镜的分辨距离取决于光学系统的工作参数及光学
的波长。
43
工作原理,显微镜观察的是颗粒投影像。 它所观察和测量的只是颗粒的一个平面投 影图像。 2 粒径测量 样品量0.1 g左右。 充分的代表性,良好的分散性,均匀地无 固定取向地分散在载片上。
颗粒形状
球形 不规则形状
片状
松装密度 /(g/cm3)
4.5
2.3
0.4
振实密度 /(g/cm3)
5.3
3.1
0.7
松装时孔隙度 (%) 49.4
74.2
95.5
27
砂轮橡的研胶磨料
各好个的方填向充上结具构 有尖相锐同、的耐耐磨磨 性
颗球粒形有颗棱粒角
铸塑造用料型砂
具强有度较高高,强空度隙 率大(易排气)
37
2. 体积充满度
fv又称为容积系数,是颗粒的外接长方体的体积与其
本身的体积V之比,即:fv = l b t/V
(≥1)
显然,fv≥1,而且fv越接近于1,则表示颗粒越接近于
长方体,故体积充满度可以表示颗粒接近于长方体的程
度。这个指数可用作磨料颗粒抗碎裂的基准。
舒尔茨指数:K = n l2 b – 100 ,n =100/V ,表示
对于形状不规则的颗粒,由于其表面积、体积的 测量非常困难,故常采用实用球形度ψw,其定义为: ψw = (与颗粒投影面积相等的圆的直径) / (颗粒投影 的最小外接圆的直径) (≤1) 球形度常用于讨论颗粒的流动性。
40
5. 圆形度
圆形度ψc又称为轮廓比,表示颗粒的投影与圆接近的程 度,其定义为:
长形颗粒 球形颗粒
28
1、薄片状颗粒的表面固着力强,反光效果好。 2、实际粉体颗粒的形状千差万别,几乎不可能用某 一种方法定量、完整地描述。
3、在工程中,必须对颗粒的形状进行定量的描述。
定量地描述颗粒形状的方法,大致可以分为二种。一 种是用一组数来表示,而根据这一组数据可以再现颗 粒的形状;另一种是用一个数来表示,利用颗粒的各 种尺寸以及表面积、体积之间的关系或与某一基准相 比较,从不同的角度来表示颗粒的形状。
•式中: f(d)称为定义函数 •若将粒径不同的颗粒群想象成由直径D组成的均
一球形颗粒,f那(d么) 其物f (理D)特性可表示为
上式为平均粒径的基本式,D表示平均粒径
17
• 以个数为基准的平均径可归纳如下:
1
1
D
nd nd
fnd fnd
• 以质量(体积)为基准的平均径表达如下:
2(lb lh bh) 6
三轴等表面 与外接长方体表面积相同的立 积平均径 方体的边长
11
投影径
Ferret 径
12
Martin径
13
定方向最大径
14
投影面积圆相当径
15
球当量直径
体积直径dV:亦称等体积(球)相当径,是 指与颗粒等相同体积的球的直径; 面积直径dS:亦称等表面积(球)相当径, 是指与颗粒等表面积的球的直径; 面积体积直径dSV: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径;
Stokes直径dst: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 具有相同自由沉降速度(层流区)的直径;
16
平均粒径
•平均粒径定义: •设颗粒群是由粒径d1、d2、d3·····组合而成的集 合体,其物理特性f(d)可由各粒径函数的加成表
示:f (d ) f (d1) f (d2 ) f (d3 ) f (dn )

7
规则颗粒
图 规则颗粒粒度的表征
8
不规则颗粒的粒度
• 三轴径:在一水平面上,将一颗粒以最大稳定度 放置于每边与其相切的长方体中,用该长方体的 长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值。
• 投影径:颗粒以最大稳定性置于一平面上,由此 按其投影的大小定义的粒径
• 球当量直径:亦称球相当径。
• 筛分径:当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时, 粗细筛孔的算术或几何平均值。
注意:①粒径的定义和粒径的测量方法。
②单个颗粒的形状系数与整个颗粒群的形状系数的区别。
③形状系数为一个修正系数,用来衡量实际颗粒与球形颗
粒不一致的程度。
31
形状指数
利用颗粒本身的各种粒径以及表面积等数据进行各种无因 次的组合,或与球形颗粒进行比较而定义的表示颗粒形状 的各种指标称为形状指数,其本身并不具有特定的物理意 义。根据不同的使用目的,可选择相应的形状指数来表示 颗粒的形状。常用的形状指数有:
第1章 粉体粒度测试技术
内容
• 1.1 颗粒粒径的定义 • 1.2 颗粒的形状 • 1.3 显微镜法 • 1.4 筛分法 • 1.5 费氏法 • 1.6 沉降法 • 1.7 重力沉降光透法 • 1.8 激光衍射法 • 1.9 光子相关光谱法 • 1.10 粒度与形貌图像分析法
2
• 在工农业生产和科学研究中的很多固体原料 和制品,都是以粉体的形态存在的,粒度大 小及分布对这些产品的质量和性能起着重要 的作用。
9
颗粒外接长方形
10
三轴径的平均值计算公式
序号
1 2 3 4 5
计算式
名称
意义
l b 2
l bh 3
3 1 l1 b1 h
二轴平均径
显微镜下出现的颗粒基本大小 的投影
三轴平均径 算术平均
三轴调和平 与颗粒比表面积相关,与外接
均径
长方体表面相同的球体直径
lb
二轴几何平 均径
接近于颗粒投影面积的度量
V
/6 0.32~0.41
0.20~0.28 0.12~0.10 0.01~0.03
36
1. 均齐度
均齐度又称为比率,是利用颗粒的三轴径l 、b 、t
而导出的最简单的形状指数。
长短度 = 长径/短径 = l/b
(≥1)
扁平度 = 短径/高度 = b/t
(≥1)
Zingg 指数 F = 长短度/扁平度 = l t/b2
颗粒微观的实际表面积 粗糙度系数 R 外观光滑颗粒的宏观表 面积 1 4、颗粒表面实际的粗糙程度直接关系到颗粒间的摩 擦、粘附、吸水性、吸附性及空隙率等。
42
第3节 显微镜法
1 原理
• 单个颗粒同时进行观察和测量的方法。 • 颗粒大小、颗粒的形状、颗粒结构状况、表面形貌等。 • 测量下限取决于它的分辨距离---仪器能够清楚地分辨两个
ψc = (与颗粒投影面积相等的圆的周长)/ (颗粒投 影轮廓的长度) (≤1) 圆形度ψc 和实用球形度ψw 都表示颗粒的投影接近于圆 的程度,应用非常广泛。但ψc与ψw是有区别的,ψw侧 重于从整体形状上评价,而ψc则侧重于评价颗粒投影轮 廓“弯曲”(凹凸)的程度。
41
6.粗糙度系数
1、形状系数是个宏观量; 2、微观观察,颗粒表面有很多小裂纹或孔洞; 3、粗糙度系数表示颗粒实际表面积与外观看成光 滑颗粒的表面积之比:
1
1
D
md 3
源自文库
md 3
fwd
3
fwd 3
18
• 在实际应用中,常用两个系列的平均径,以个
数为基准加以说明:
• (一) 1, 0 2, 0
nd
DnL n
1
DnS
nd n
2
2
3, 0
1
DnV
nd n
3
3
以上平均径的共同特征是以颗粒群的个数去均分 粒度之和、总表面或总体积所得的平均径
积为权,对d进行平均得到的。
20
平均粒径计算公式
21
第2节 颗粒的形状
概述
颗粒的形状是描述颗粒几何特征的重要参数,与颗粒的 大小具有同等重要的作用。颗粒的大小——粒径只是在一 维空间中描述颗粒的几何特征,而颗粒的形状则是指颗粒 在平面上的投影轮廓(二维)或表面(三维)上各点所构 成的图象。粉体的流动性、压缩性能等力学特性,与颗粒 的形状有着密切的联系。根据粉体用途的不同,对颗粒形 状的要求也不同。
方柱形及方板形l=b h=b
h=0.5b h=0.2b
v π/6
6
35
各种形状的颗粒的S和V值
各种形状的颗粒
球形颗粒
圆形颗粒(水冲砂子、溶凝的烟道灰和 雾化的金属粉末颗粒)
S
2.7~3.4
带棱的颗粒(粉碎的石灰石、煤粉等粉 体物料)
薄片颗粒(滑石和石膏等)
极薄的片状颗粒(云母、石墨等)
2.5~3.2 2.0~2.8 1.6~1.7
19
• (二)
1, 0
nd DnL D1,0 n
2, 1
DLS
D2,1
nd 2 nd
3, 2
DSV
D3,2
nd 3 nd 2
4, 3
DVM
D4,3
nd 4 nd 3
以上四个平均径的共同特征是 1,它们分别
是以各粒级中颗粒个数、粒度之和、表面积和体
24
25
粉末形状与生产方法的关系
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 多角形
气相沉积,液相沉 树枝状 积
水溶液电解
气体雾化,置换 不规则形 水雾化,机械粉
(溶液)
碎,化学沉积
机械粉碎
多孔海绵状 金属氧化物还原
片状
塑性金属机械研磨 碟形
金属漩涡研磨
26
粉末颗粒形状对铜粉末密度的影响
相关文档
最新文档