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北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司 2017-05-19 點(diǎn)擊1597次
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粉體或固體材料的真密度測量
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(shí)的狀態(tài)下單位體積的固體物質(zhì)的實(shí)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(jì)算公式
式樣真密度的計(jì)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(jìn)行計(jì)算 。
2、許多無機(jī)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(xì)度進(jìn)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(shí)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(jì)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(jì)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(jī)粉體一般多選用有機(jī)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(jī)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(jì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)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(shí)體積，從而可以用來計(jì)算樣品的密度，測試值更接近樣品的真實(shí)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)球校準(zhǔn)測量室和膨脹室的體積后,再確定試料的體積,計(jì)算出真密度。
優(yōu)點(diǎn)：
（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(diǎn)。
（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(kuò)散、滲透性好、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，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(shí)體積，從而使得樣品的真密度值更加貼近真實(shí)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中。
涉及真密度的領(lǐng)域
真密度是材料學(xué)的重要參數(shù)，涉及的領(lǐng)域廣泛：有陶瓷、催化劑、濾材、核燃料、石油化工、土壤、肥料、炭黑、焦炭、纖維、礦物、制藥、化妝品、水泥、粉末食品、干燥劑、粉末金屬、離子交換樹酯、硅膠、氧化鋁、二氧化鈦、固體泡沫等。