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粉體或固體材料的真密度測量

成都精新 2017-05-02 | 閱讀：7895

真密度是相對于顆粒群的堆密度而言的，指材料在絕對密實的狀態(tài)下單位體積的固體物質(zhì)的實際質(zhì)量,，即去除內(nèi)部孔隙或者顆粒間的空隙后的密度,。真密度是粉體材料最基本物理參數(shù)，也是測定微粉顆粒分布等其他物理性質(zhì)必須用到的參數(shù)。真密度數(shù)值大小決定于材料化學(xué)組成及純度,，其值直接影響材料質(zhì)量,、性能及用途，對其測定有重要意義,。真密度的概念已廣泛應(yīng)用于塑料,、碳素材料、黑火藥等粉體的特征評價中.

計算公式

式樣真密度的計算公式：ρ=m/v

式中：ρ----真密度

m----試樣的質(zhì)量

V----試樣的體積

以上測試在鋰離子電池材料的真密度測試中經(jīng)常使用,。

測試真密度的意義

1,、在測定固體物質(zhì)，比如粉體的比表面積時,，需要真密度的數(shù)據(jù)進行計算 ,。

2、許多無機非金屬材料都采用粉末原料來制造,，因此在科研或生產(chǎn)中經(jīng)常需要測定真密度,。

3、在水泥或陶瓷材料制造中,，需要對粘土的顆粒分布球磨泥漿細度進行測定，都需要真密度的數(shù)據(jù),。

4,、尤其對于水泥材料，其最終產(chǎn)品是粉體,，測定真密度對生產(chǎn)單位和使用單位都具有很大的實用意義,。

真密度測試方法

常用的測定真密度的方法主要是氣體容積法和浸液法(比重瓶法)兩種。所謂氣體容積法是根據(jù)氣體在密閉容器中遵守質(zhì)量守恒定律,由測得的壓力來確定待測樣品(粉體)的體積,再由樣品的質(zhì)量來最終測量樣品的密度,。所謂浸液法,是根據(jù)阿基米德原理,測定粉體的真體積,再由粉體的質(zhì)量計算其真密度 ,。

1.浸漬法（比重瓶法）：

適用：適用于粉料，片料,，粒料或制品部件的小切此,。

原理：該法測定粉體真密度基于阿基米德原理。

方法：將待測粉末浸人對其潤濕而不溶解的浸液中,，抽真空除氣泡,，求出粉末試樣從已知容量的容器中排出已知密度的液體，就可計算所測粉末的真密度,。

存在的問題：

（1）不同的樣品需要采用不同的浸潤液體,，以防止溶解、與材料起反應(yīng)等問題,；對無機粉體一般多選用有機溶劑,、對水會引起反應(yīng)的材料如水泥則可用煤油或二甲苯等有機液體介質(zhì)等；

（2）浸潤液體要能夠容易潤濕材料內(nèi)部孔隙的表面，如果選取的潤濕液不恰當(dāng),，會產(chǎn)生不易浸潤表面的情況,，影響測試結(jié)果；

（3）測試粉末狀材料時,，當(dāng)粉末完全浸入液體中,，必須完全排除其氣泡，才能確定其所排除的體積,，此時需要采用煮沸來排除其氣泡,，并要使用恒溫水浴排除溫度影響，操作起來做不到簡單易行,，易出紕漏,，且計算過程易受到操作誤差的影響；

（4）由于操作步驟多,，涉及的問題節(jié)點多,，不同操作者的操作熟練程度不同和手法不同，會直接影響實驗結(jié)果的準確性,；

2．氣體容積法（氦氣置法）：

適用：適用于各類粉體,、片狀、塊狀材料,，尤其適合于多孔材料,。

原理：以氣體取代液體測定樣品所排出的體積。氣體能參入樣品中極小的孔隙和表面的不規(guī)則空陷,，因此測出的樣品體積更接近樣品的真實體積,，從而可以用來計算樣品的密度，測試值更接近樣品的真實密度,。

方法：將試料置于真密度測試儀中,用氦氣作介質(zhì),在測量室逐漸加壓到一個規(guī)定值,然后氦氣膨脹進入膨脹室內(nèi),兩個過程的平衡壓力由儀器自動記錄,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,通過標準球校準測量室和膨脹室的體積后,再確定試料的體積,計算出真密度,。

優(yōu)點：

（1）此法排除了浸液法對樣品溶解的可能性，具有不損壞樣品的優(yōu)點,。

（2）采用氦氣代替浸潤液,，利用氦氣是小分子直徑惰性氣體，具有易擴散,、滲透性好,、穩(wěn)定性好的特點，迅速深入到材料的內(nèi)部孔隙中,，對常規(guī)方法無法測量的材料孔隙和不規(guī)則表面凹陷等均可迅速填充,，測量出的樣品體積與密度瓶法比較，會更加接近樣品的真實體積,，從而使得樣品的真密度值更加貼近真實值,。

（3）采用該法的真密度分析儀不會發(fā)生與材料反應(yīng)的問題,，不會對設(shè)備造成腐蝕，使用過程中安全系數(shù)高,，且樣品不會被污染可以直接回收,，有利于貴重樣品測試后的回收。采用這種方法的儀器操作更加簡單,，測試時間更短,，測試結(jié)果準確，重復(fù)性更好,，目前國內(nèi)已有廠家生產(chǎn),，并已被納入到部分行業(yè)的行業(yè)標準中。