《性能测定》word版

《《性能测定》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第7篇第2章金属粉末性能检测技术2.1金属粉末性能测定与相关仪器第一节金属粉末的性能测定与相关仪器简介11金属粉末的性能测定我们讨论的金属粉末体，一般指颗粒大小在0.1μm～1mm范围内的颗粒。大于这个范围的一般称致密体；小于这个范围的称胶体颗粒。粉末冶金的原料粉末基本上在此范围内，个别情况也有用1mm以上的粗颗粒属颗粒冶金；小于0.1μm的超细粉末应用也日渐增多。金属粉末的性能与聚集状态、聚集程度、颗粒的结晶构造、粉末颗粒的表面状态有关。在多数情况下，粉末并不以单粒存在，而是粘附聚集成链状或复杂形状，一般颗粒间的粘附力要比范

2、得华力大得多，几乎接近库仑引力。由单颗粒聚集而成的颗粒叫二次颗粒，原始颗粒又称一次颗粒。在二次颗粒内的一次颗粒之间形成一定数量的粘接面，并存在一些微细空隙。一次颗粒可以是单晶，多半是多晶颗粒，但晶粒间没有空隙。二次颗粒的形成或由化合物单晶或多晶经分解、熔解、还原、置换或化合等理化反应并通过相变或晶型转变形成；或由极细的单颗粒，经高温处理烧结而成。颗粒的聚集状态和程度不同，粒度的含义和测定方法也不同。此外聚集程度也影响粉末的工艺性能，如流动性和松比。颗粒粗大流动性和松比高，压缩性也较好。但一次颗粒对压缩性和成形性的影响也存在，在烧

3、结过程中，一次颗粒的作用会更大。粉末颗粒晶体实际结构表现出严重的不完整性。即存在许多结晶缺陷，如：空隙、畸变、夹杂、还有微观的点阵畸变，较高的空位浓度和位错密度，这些导致粉末具有较高的畸变能和活性。粉末颗粒越细，外表面越发达。颗粒缺陷多，内表面大。外表面是可以观察到的表面，包括凸凹部和宽度大于深度的裂隙，内表面包括深度超过宽度的裂隙、与外表面连通的孔隙、微缝、空腔等壁面，不包括颗粒内封闭的内孔。多孔颗粒的内表面更大，二次颗粒的粉末压坯，相当大一部分外表面变成了内表面。粉末极大的比表面，贮藏着高的表面能，对气体、液体和微粒有极强的

4、吸附力。所以，超细粉末容易自发聚集成二次颗粒，在空气中极易氧化。金属粉末长期暴露在大气中，与氧或水蒸气作用，表面形成氧化膜，加上吸附的水分和气体(氮气、二氧化碳气)，使颗粒表面的复盖层可达到几百个原子的厚度。例如，超细铝粉(粒度为200～600Å)的比表面高达70m2/g，其氧化膜层可占重量的16%～18%。粉末冶金工业用的铁、铜、钨等金属粉末，在技术标准中都规定了氧含量，其中包括表面吸附和氧化膜中的氧。金属粉末颗粒多数都是晶体，但颗粒的外形却不总与其特定的晶形相一致。因为除少数粉末生产方法，如气相沉积和从液相中结晶能提供粉末晶

5、体充分成长的条件之外，通常是在生长不充分的情况下得到粉末的，而且原始粉末在经过破碎、研磨等加工后，晶体的外形已遭到破坏。制粉工艺对颗粒的晶粒结构起着主要的作用。一般说颗粒具有多晶结构，而晶粒大小取决于工艺的特点和条件。对极细的粉末，可出现单晶颗粒，既使是由这样的单晶一次颗粒组成的二次颗粒，也仍是多晶颗粒。若将粉末制成金相样品进行观察，会发现颗粒的晶粒内可能存在亚晶结构，即嵌镶块组织，进一步由金相磨片制成碳复膜，在放大倍数更高的电镜下观察，就更容易识别和测定颗30粒内的亚结构［1］、［2］。嵌镶块尺寸的精确测定，可通过X射线专门仪

6、器测得。111粉末的物理性能粉末的物理性能包括：熔点、比热、蒸气压、颗粒的密度、显微硬度、颗粒的形状与结构、颗粒的尺寸和粒度组成、比表面、X射线和电子射线的反射和衍射性质、光学和电学性质、磁学半导体性质等。粉末的熔点、蒸气压、比热及光学、X射线、磁学等性质除与同成分致密材料的差别不大外，与金刚石工具无关，所以本节不予介绍。本节只介绍颗粒形状、粒度及粒度组成、比表面、颗粒密度、粉末体密度及其测定方法［2］。(1)粉末颗粒形状粉末单颗粒的形状由生产方法决定，也与物质的分子或原原子排列的结晶几何学因素有关。颗粒形状不外乎球形、近球

7、形、多角形、片状、树枝状、多孔海绵状、碟形及不规则形。表1给出颗粒形状与制粉方法的关系。表1粉末颗粒形状与制制粉方法颗粒形状生产方法颗粒形状生产方法球形气相沉积、液相沉积树枝状水溶液电解近球形气雾化、溶液置换多孔海绵状金属氧化物还原片状塑性金属机械研磨碟状蜗旋研磨多角形机械破碎不规则形水雾化、机械破碎、化学沉淀粉末颗粒形状的观察方法多采用金相显微镜法，如光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等。颗粒比较粗的粉末，可采用放大镜或肉眼观察。为了较准确地表达粉末颗粒的形状，用6种形状因子表示，即：延伸度n=l/b、扁平度m=b/t、齐格指数(

8、被定义为延伸度与扁平度的比值lt/b2)、球形度、圆形度、粗糙度。这些形状因子都有具体规定，可全部用显微镜测定。形状因子中包括表面形状因子、体积形状因子、比形状因子(表面形状因子/体积形状因子)。(2)颗粒密度粉末颗粒的实际密度往往小于理论密度，因为粉末颗粒总是