[材料科学]分体工程基础

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1、第一章粉体工程基础材料工程基础1、粉体是生产过程中的重要环节气、固、液实际生产中，常以颗粒形态存在具有一定结构形状、几何尺度、特定功能的固体单元粉体研究的意义?大的表面积宏观连续性物质的特殊存在形式！2、粉体的特殊性3、涉及到的应用领域极为广泛颗粒粉体粉体通常是指粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合体。颗粒是粉体材料的组成单元！粉体的概念?颗粒Fineparticle从个体颗粒出发，称为颗粒学粉体Powder从集合粉体出发，称为粉体工程学都属于粉体研究范畴!粉末的分类粗粉（150～500μm）中粉（40～150μm）细粉

2、（10～40μm）极细粉体（0.5～10μm）超细粉体（＜0.5μm）纳米粉体（＜0.1μm）粉末本章主要内容1、粉体颗粒大小（粒度、粒径）的表征与测量2、颗粒形状的表征与测量3、粉体的工艺特性与测量4、其它物理特性两大表征参数：1）平均粒度、粒度分布2）颗粒形状四大工艺特性：1）流动性2）填充性3）压缩性4）成型性问题——团聚材料的机械、物理和化学性质描述了组成材料的物质组态的基本特性第一节粉体的表征与测量粉体工程基础直径D直径D、高度H？颗粒的大小如何表征？粒径与粒度：粉体的粒径具有统计特征，而不是对单个颗粒的尺寸。

3、所以，一般将颗粒的平均大小称为粒度。习惯上可将粒径和粒度二词通用。1）筛分径2）几何学粒径根据几何学尺寸定义的粒子径。轴径（二轴径、三轴径）投影径（定向径）当量径（有效径）一般用显微镜法、库尔特计数法、筛分法等测定。1、粒径又称为细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。算术平均值：几何平均值：在以上两式中：a—粒子通过的粗筛网直径，b—截留粒子的细筛网直径。1）筛分径高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距长度l：颗粒

4、俯视投影图中与宽度方向垂直的平行线夹距2）几何学粒径——三轴径hbl三轴几何平均径：与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长定向径：沿一定方向的颗粒的一维尺度。3）几何学粒径——定向径（投影径）S1S2定方向径定方向等分径定向最大径定义沿一定方向测得颗粒投影的两平行线的距离。沿一定方向将颗粒投影像面积等分的线段长度定向最大径沿一定方向测定颗粒投影像所得最大宽度的线段长度定方向径定方向等分径粒径名称颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径4）几何学粒径——当量径等效圆球体积直径等效体积直径等效表面积直径等效重量直径最

5、短直径最长直径等效沉降速率直径筛分直径2、平均粒径——粒度（中值径）D20D90在累积分布中累积值正好为50%所对应的粒子径，常用D50表示。由于实际粉体大都由粒度不等的颗粒组成，所以它就存在一个粒度分布范围，简称粒度分布。粒度分布通常用简单的图表或函数形式来表示。3、粉体的粒度分布1）频度分布（微分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标表示各粒径对应的颗粒百分含量（个数或质量）。2）累积分布（积分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标表示小于(或大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量。（百分含量的基准采用个数基准和质量基准）4、粒度分

6、析测试方法统计方法：代表性强,动态范围宽，分辨率低。筛分方法38微米--沉降方法0.01-300微米光学方法（激光、X光）0.001-3500微米非统计方法分辨率高，代表性差,动态范围窄重复性差。显微镜方法光学1微米--电子0.001微米--国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准单位：目目数为筛网上1英寸（25.4mm）长度内的网孔数(a，d单位mm)25.4ad1）筛分析法（>40μm）标准筛也可用于计算粒度分布。超声波震动筛电动振动筛t=0t=t1t=t2t=t3光吸收率时间t1t2t302）沉降法法粒度测试测量原理重

7、力沉降10—300μm离心沉降0.01—10μm是通过检测颗粒在液体内的沉降速度计算出颗粒粒度的方法。通常用在液面下某一深度处测量悬浮液浓度的变化率来间接地判断颗粒的沉降速度，进而测量样品的粒度分布。光透过法3）显微镜——采用定向径方法测量光学显微镜0.25——250μm电子显微镜0.001——5μm扫描（SEM）；透射（TEM）：0.01μm以下测量原理！扫描电镜空腔透射电镜(TEM)表征图2TiO2纳米粒子的TEM4）光衍射法粒度测试激光衍射0.05—500μmX光小角衍射0.002—0.1μm激光束在无阻碍状态下的

8、传播示意图不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光激光衍射法原理图激光器激光束透镜样品池透镜衍射光束未衍射光束光传感器列阵中心传感器粉末/5、颗粒的形状角状针状树枝状纤维状片状粒状球状不规则状粉体形状颗粒形状：与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比1）球形度一些规则形状体的球形度：扁平度延伸度2）扁平度m与延伸度nhb