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安東帕粒度儀——金屬粉末粒徑分析專家

安東帕 2019-09-16 | 閱讀：1851

用激光發(fā)送人類文明信息,，外星人能收到嗎？

美國加州大學圣塔芭芭拉分校天體物理學和宇宙學家菲利普-盧賓教授認為：“如果你的文明希望通過廣播方式表示你們的存在，最聰明的方法就是像燈塔一樣發(fā)送出信號”,。盧賓教授的研究團隊計劃在地球上建造一臺高能激光器,，將所有數據通過光信號發(fā)送到太空,。盧賓介紹說,，“光子包中可能包含有你獨特的DNA序列,。這些數據以1或0的形式發(fā)送出去,，就像是計算機代碼一樣”,；激光的明暗閃爍可以代表這種二進制代碼,。

激光是20世紀以來繼核能、電腦,、半導體之后,，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”,、“最準的尺”,、“最亮的光”。

當前激光應用很廣泛,，有激光打標,、激光焊接、激光切割,、光纖通信,、激光測距、激光雷達,、激光武器,、激光唱片、激光矯視,、激光美容,、激光掃描、激光滅蚊器,、LIF無損檢測技術等等,。

今天的主題是激光衍射法，是一種具有可靠,、簡單及測量范圍廣等特點的粒徑檢測方法,，因此其廣泛應用于金屬粉末生產過程中的質量控制環(huán)節(jié)。

由于顆粒粒徑越小,，越易于團聚,，從而造成超細金屬粉粒徑分布峰出現(xiàn)分離。因此,，為了生產出最佳金屬粉原料,，需充分考慮超細原料粉團聚現(xiàn)象。PSA儀器可以有效測量此范圍中的粒度分布,。

兩個不同生產批次(批次1,、批次2)的新鮮激光燒結(如上圖1.4404 Sandvik)不銹鋼粉末(即R00)均采用PSA 1190 LD的濕法測量其粒徑，其分散介質為水,。為了避免顆粒團聚,，使其形成穩(wěn)定分散液，在分散缸中加入偏磷酸鈉(NaMP)，使其濃度達到1 g/L,。取樣時,，先將金屬粉料緩慢旋轉360°，然后從側面取樣品,，從而保證所取的樣品具有代表性,。將所取的粉料加入到分散缸中，使其濃度達到10%左右,。為了避免大顆粒的沉降,，攪拌器功率調到最大。由于樣品的光學性質已知,，因此采用Mie模型進行分析,。輸入的參數如表3所示。

兩個批次不銹鋼粉的粒度分布如圖6所示

兩個批次粉料的粒徑分布主峰均在40μm附近,，為金屬粉產品的一項重要指標,。此外，兩個批次的最大粒徑均約90μm,。然而,，兩個批次的粒徑分布在最小值處存在明顯的差異。由圖可見,，批次1在10 μm和4μm處分別出現(xiàn)一個峰值,，而批2則是一個從10到90μm連續(xù)的寬峰。同時,，這種差異也反映在兩個批次樣品的體積分布D值上,，如表4所示。

粉料粒徑分布的不均勻會對粉料的性質 (如流動性能和團聚性)造成影響,。從而進一步影響到燒結流程和最終產品的性質,。

為了進一步研究存在于批次1中的小顆粒，取批次1中的樣品,，并經過孔徑為30μm的篩子進行篩分,。然后將過篩后的粉料分散在1g /L NaMP的水相中，經超聲處理10min,，并沉淀1min,。沉淀后，粗顆粒沉淀到底部,，但由于細顆粒的沉降速度比粗顆粒慢,，導致沉淀后的水相仍然渾濁。將沉淀后的液相(批次1_Fine fraction)導入PSA儀器的分散缸中進行測量,。圖7所示分別為批次1原始樣,、經篩分后和經沉淀后樣品的粒度分布,。由圖可見，批次1的未經過處理的原始樣品粒徑分布范圍最寬,，其粒徑下限為2 μm,。經篩分沉淀后的樣品，其粒徑分布集中在 (2 - 11μm)之間,。

值得注意的是,，經過30μm篩子篩分后的樣本在30 - 60μm的范圍內仍有分布,。這個結論歸因于一個眾所周知的事實：篩分是根據粒子的最小尺寸篩選的,。由樣品電鏡圖 (圖8)可見，樣品中含有細長顆粒,，其長度在40 - 60μm之間,，而寬度約為30μm。這種細長粒子數量很少,，只有兩三個,，在篩分過程中可忽略不計。但相比之下,，激光衍射法下的PSD結果對兩倍體積的大顆粒非常敏感,。由此可見，激光衍射粒徑分布與樣品的實際粒徑高度相關,。