1、精选文档第一章 绪论1.粉体学的重要意义（对应“粉体及其技术的重要性”）1) 粉体是很多材料构成、组分或原料；2) 粉体技术是制备材料的基础技术之一；3) 超细粉体材料，尤其是纳米粉体材料在新型材料的开发争辩中越来越重要；4) 粉体简洁大批量生产处理，产品质量均匀，成本低，把握精确，成为很多人工合成材料必定选择的合成方法。 2.颗粒的定义：是在一特定范围内具有特定外形的几何体。大小一般在毫米到纳米之间，颗粒不仅指固体颗粒，还有雾滴、油珠等液体颗粒。 3.粉体的定义：大量颗粒的集合体，即颗粒群，又称粉末（狭义的粉末是指粒度较小的部分）。颗粒与粉体的关系：颗粒是粉体的组成单元，是粉体中的个体，是争
2、辩粉体的动身点。颗粒又总是以粉体这种集合体的形式消灭，集合体产生了个体所所不具有的性质。4.粉体学的特点：以粉体为争辩对象，争辩其性质及加工利用技术。5.粉体技术包括：制备、加工、测试。制备有各种物理、化学、机械方法；加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面处理、流态化、干燥、成形、烧结、除尘、粉尘爆炸、输运、储存、包装等；测试对粉体各种几何、力学、物理、化学性能表征。6.粉体的存在状态：通常所指的粉体是小尺寸的固体，但气体中的液滴、液体中的气泡也属于颗粒；固态的物质中又分为分散态和聚集态，多数粉体为分散态。7.粉体的分类：1) 依据成因分类：自然粉体与人工粉体2) 按制备方法分类：机械粉
3、碎法和化学法粉体3) 按分散状态分类：原级颗粒（一次颗粒）、聚集体颗粒（二次颗粒）、分散体颗粒（三次颗粒）、絮凝体颗粒4) 按颗粒大小（粒径）分类：粗粉体（0.5mm）、中细粉体（0.0740.5mm）、细粉体（1074m）、微粉体（0.110 m ）、纳米粉体（100nm）其次章 粉体的几何性质1.粒度定义：粒度是指粉体颗粒所占空间的线.颗粒尺寸常用的表征方法：三轴径、定向径、当量径、3.粉体平均粒径计算公式： 4.粒度分布及其表示方法：粒度分布依据的统计基准： 个数基准分布(又称频度分布) 以每一粒径间隔内的颗粒数占颗粒总数的比例。 长度基准分布 以每一粒径间隔内
4、的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和的比例。 面积基准分布 以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的总表面积的比例。 重量基准分布 以每一粒径间隔内的颗粒总重量占全部颗粒的总重量的比例。表征粒度分布的方法：列表法，作图法、矩值法和函数法。其中函数法是最精确的粒度描述方法（即用概率理论或者近似函数的阅历法莱查找数学函数）5外形因子：为外形表征量，无量纲常数，有外形指数和外形系数。外形指数 是指颗粒几何参数的无量纲组合。它与外形系数相比没有明确的物理意义。外形系数：颗粒的表面积、体积、比表面积等几何参数与某种规定粒径dp的相应次方的比例关系。6.常用粒度测量方法及其他优缺点：1) 筛分析法（一般&g
5、t;40m），其中最细的是400目，孔径为38m；优点：统计量大、代表性强；廉价；重量分布。缺点：粒度下限为38m；人为因素影响大；重复性差；非规章外形粒子误差；速度慢。2) 显微镜法：接受定向径方法测量。光学显微镜0.25250m；电子显微镜 0.0015m；优点：可直接观看粒子外形；可直接观看粒子团聚；光学显微镜廉价；缺点：代表性差；重复性差；要测量投影面积直径；速度慢；3) 光衍射法粒度测试：依据小颗粒衍射角大，大颗粒衍射角小来测量，同时某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少关。4) 激光衍射0.05500m；X光小角衍射 0.0020.1m；所用方法即为投射电子显微镜法；扫描电子显微镜
6、法；优点：可观看粒径小，图像富有立体感，较真实，易于识别，可观看微区，一般同时进行成分分析。缺点：造价昂贵，试样制备要求严格，线) 原子力显微镜（AFM）：x,y方向辨别率可达到2nm,垂直方向辨别率课达到小于0.1nm.优点：AFM具有操作客易、样品预备简洁、操作环境不受限制、辨别率高等优点缺点：与SEM相比，成像范围太小，速度慢，受探头的影响太大。6) 光散射法和消光法光散射法原理：利用颗粒对激光的散射角度随颗粒粒度而转变的原理测定粒度分布。消光法原理：通过测定经粉体散射和吸取后光强度在入射方向上衰减确定粒度。符合朗勃比尔定律。优点：适用于气溶胶和液体分散系、非接触测定、精确
7、给出粒度分布曲线和平均粒度、测定速度快；电传感法粒度测试：当一个小颗粒通过小孔时所产生的电感应，即电压脉冲与颗粒的体积成正比；7) 水利分析法沉降法（用于小于0.1mm物料粒度组成的测定）测量原理：在具有肯定粘度的粉末悬浊液内，大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。大小不同的颗粒从同意起点高度同时沉降，经过肯定距离（时间）后，几颗将粉末按粒度差别分开。重力沉降：10-300m；离心沉降：0.01-10m。优点：测量重量分布；代表性强；经典理论, 不同厂家仪器结果对比性好；价格比激光衍射法廉价；缺点：检测速度慢(尤其对小粒子)；重复性差；对非球型粒子误差大；不适用于混合
8、物料(即粒子比重必需全都才能较精确)；动态范围窄8) 气体吸附法原理：使气体分子吸附于微粒表面，测定吸附量，换算粉体比表面积，求出粒度。常见粒度分析方法:7:粒度测定方法的选定（还要进一步看书P34）依据数据的应用场合选择；依据粉体的粒度范围选择；依据粉体的存在形式选择；依据测定精度的要求选择；依据样品量选择；.依据粒度测定所需时间选择；依据设备投资和分析费选择：8.粉体填充结构：是指粉体层内部颗粒在空间中的排列状态。一般而言，粉体层的排列状态是不均匀的。要留意到填充状态的两个极端，即最疏与最密填充状态。缘由是：外形不规章，存在空隙。留意：粉尘的体积与其他固体物质的体积不同！粉尘的体积包括：尘
9、粒的颗粒体积、粉颗粒之间的空隙体积、颗粒外开口体积、颗粒内闭孔和附面膜体积等五部分。9.描述粉体填充结构的参数（主要把握前三个）容积密度：b，亦称视密度：单位填充体积的粉体质量，即自然积累状态下单位体积粉体的质量。（表观密度）填充率：，颗粒体积占粉体填充体积的比例如右图。空隙率：，空隙体积占粉体填充体积的比例=1-=1- b/p配位数：某一个颗粒接触的颗粒个数 配位数分布：粉体层中各个颗粒有着不同的配位数，用分布来表示具有某一配位数的颗粒比率时，该分布称为配位数分布。空隙率分布：以距观看颗粒中心任一半径的微小球壳空隙体积比率对距离表示的分布。 接触点角度分布：将与观看颗粒相接的第一层颗粒的接触
10、点位置，以任意设定的坐标角度表示的分布 10.等径球（均一球）的颗粒的规章填充相邻的四个球视为基本层的最小组成单位，则有正方形和单斜方形两种排列方式。把握立方体填充（立方最疏填充）和菱面体填充（六方最密填充）。立方体填充：配位数为6；菱面体填充：配位数12.11.均一球形颗粒的实际填充（不规章填充）实际填充时，由于受到球之间的碰撞、回弹、摩擦、容器壁面等影响，而成为不规章填充。均一球形颗粒群的随机填充结构（贝尔纳试验）统计分析结论是：（1）空隙率比较大时，配位数分布接近正态分布；（2）随着空隙率减小，趋近于最密填充状态的配位数。试验结论：高配位数的疏接触点多，填充疏松，空隙率大；（P39.）
11、低配位数的密接触电多，填充紧密，空隙率小。12.非等径球形颗粒的填充较大球形颗粒中加入肯定数量的较小球形颗粒，空隙率可以降低；若进一步加入更小的球形颗粒，空隙率进一步降低。1) 空隙率随着小颗粒的混入比增加而减小2) 填入颗粒的粒径越小，空隙率也越低总结即是：小颗粒粒径越小，配位数越大，空隙率越小，填充率越大。13.影响颗粒填充的因素：1) 壁效应：当粉体填入容器时，填充结构受容器壁面的影响，在容器壁面四周形成特殊的填充结构，成为壁效应。2) 局部填充结构：空隙率分布、填充数密度分布、接触点分布。3) 粉体的含水量：潮湿粉体易于团聚，导致内部保持松散结构，致使填充率降低。含水量较低时候，容积密
12、度略有降低，影响不大；随着含水量连续增大，形成大团粒，导致容积密度迅速降低；含水量连续增大，由于颗粒发生相对滑动而使填充率增大。4) 颗粒外形：颗粒越接近球形，通常其空隙率越低。即空隙率随颗粒球形度降低而增加。5) 颗粒大小：粒度很小时，颗粒间的附着力大于颗粒重力，发生团聚，此时空隙率较大，即表观体积增大；当粒度大于某一临界值，分散力可忽视不计，粒度大小则对积累无明显影响。6) 填充速度：对粗颗粒，填充速度越快会导致有较大的空隙率；对于面粉之类吸附力较明显的粉体，填充速度快，可降低空隙率。14.致密积累阅历1) 用单一粒径尺寸的颗粒，不能满足致密积累对颗粒级配的要求；2) 接受多组分且组分粒径
13、尺寸相差较大（一般相差4-5倍）的颗粒，可较好地满足致密积累对粒度与级配的要求；3) 细颗粒数量应能足够填充积累体的空隙，通常，两组分时，粗细颗粒数量之比约为7：3；三组分时，粗中细颗粒数量比例约为7：1：2时，相对而言，可更好地满足致密积累对粒度与级配的要求；4) 在可能的条件下，适当增大临界颗粒（粗颗粒）尺寸，可较好地满足致密积累对颗粒级配的要求。第三章 粉体的力学性质1颗粒间的附着力（当粉体颗粒很小时，由于附着力存在易于团聚）颗粒间的附着力（分散力）包括范德华力、静电吸引力、水分毛细管力、磁性力、机械咬合力。2.填充层内的静态液相依据颗粒间液体量的多少，有四种的静态液相。1) 摇摆状态：
14、颗粒接触点上存在透镜状或环状的液相，液相互不连接。2) 链索状态：液相相互连接而成网，空气分布其间。3) 毛细管状态：颗粒间隙布满液体，仅仅颗粒表面存在气液界面。4) 浸渍状态：颗粒群浸在液体中，存在自由液面。3.液桥力粉体颗粒之间接触处或间隙部位存在液体的状态成为液桥，液桥对所连接的颗粒有引力，也就是液桥力，实际上即毛细管力。液桥力大小与颗粒间液体量、颗粒表面润湿性、颗粒外形、液固接触状况等有关。4.T孔隙和R孔隙的差异T孔隙：4个球以正三角锥的顶点为球心排列时所形成的四周型孔隙称为T孔隙。这种孔隙有6个解除点和4个支路，各个支路都与R孔隙相通。与霍斯菲尔德填充的三角孔相同。R孔隙：4个球并
15、排成正方形，在通过正方形中心的垂线上再排列两个球后形成的长斜方形空隙称为R孔隙。相当于霍斯菲尔德填充的四角孔。5.粉体的摩擦特性（后三种以了解为主）摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角的统称。依据颗粒体运动状态的不同，可分为内摩擦角、安眠角、壁摩擦角及动内摩擦角。 6.内摩擦角：在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角，在这个角度内，块体是稳定的；大于这个角度，块体就会产生滑动。摩擦角表示该极限应力状态下剪应力与垂直应力的关系，它可用莫尔圆和破坏包络线来描述。测试方法：流出法、抽出法、活塞法、慢流法、压力法、剪切盒法等有关莫尔圆的画法和性质：式中1 和2为两个主应力，这两个关系式也可
16、以用莫尔圆上N点的坐标值来表示，N点与 1夹圆心角为2，当1 和2为已知时, 用公式法或莫尔圆法都可获得通过该点的任一截面上的正应力和剪应力值。7.安眠角安眠角又称粉尘静止角、休止角、积累角，是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角。测定方法：排出角法、注入角法、滑动角法、剪切盒法安眠角（休止角）30 流淌性好；40基本满足；40流淌性差。同时留意粘性粉体或粒径小于100200um的粉体粒子相互作用力较大，而流淌性差，相应地所测休止角较大。对于非黏聚性粉体，安眠角和内摩擦角是相近的。8.质量流与漏斗流的差异质量流：指物料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流出
17、，又称为整体流。其特点是先进先。
