粉末性能及其测定.
第二节 粉末性能及其检测
粉末性能包括：
粉末的化学性能 粉末的物理性能 粉末的工艺性能
1．化学成分
粉末的化学成分应包括主要金属的含量和 杂质的含量
无规则形状粉末
(2) 颗粒密度
粉末材料的理论密度，通常不能代表粉末颗粒的 实际密度，因为颗粒几乎总是有孔的。
与颗粒外表面相通，叫做开孔或半开口(一端相通)。 颗粒内不与外表面相通的潜孔叫做闭孔。
三种颗粒密度的区别：
真密度： 颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体 积除得的商值。真密度实际就是粉末材料的理 论密度。
金属及多数非金属颗粒都是结晶体，但 颗粒的外形却不总与其特定的晶型相一 致。 制粉工艺对颗粒的晶体结构起着主要的 作用。一般说，颗粒具有多晶结构，而 晶粒大小取决于工艺特点和条件； 对于极细的粉末，可能出现单晶颗粒， 纳米粉末一般为单晶。
粉末颗粒晶体的严重不完整性
粉末颗粒实际结构的复杂性还表现为： 存在许多结晶缺陷，如空隙、畸变、夹 杂等。 从更微观的角度看，粉末晶体由于严重 的点阵畸变，有较高的空位浓度和位错 密度。 粉末总是贮存了较高的晶格畸变能，具 有较高的活性。
粉末体简称粉末
粉末是由大量的粉末颗粒组成的一种分 散体系，其中的颗粒彼此可分离。
粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所 构成的集合体。
普通的固体或致密体则是一种晶粒的集合 体。
粉末与致密体的区别
致密固体内，晶粒之间没有宏观的孔隙， 靠原子间的键力联结。
粉末体内，颗粒之间有许多的小孔隙，而且联 结面很小，面上的原子间不能形成强的键力。
颗粒形状直接影响粉末 的流动性、松装密度、 气体透过性，对压制性 与烧结体强度均有显著 影响。 观察和研究颗粒的形状 和表面结构，可以来用 光学显微镜、电子透射 显微镜与扫描电镜。
颗粒形状与粉末生产方法的关系
颗粒形状的检测方法
用显微镜观察 光学显微镜 扫描电镜 透射电镜
显微镜的分辨能力
第三章 粉末性能及其测定
第一节 粉末及粉末性能
一、粉末体
通常把固态物质按分散程度不同分成致密体、粉 末体和胶体三类 大小在1毫米以上的称为致密体或常说的固体， 0.1微米以下的称为胶体微粒， 而介于二者的称为粉末体。
粉末冶金用的原料粉末基本上在粉末体的范围内，但 在特殊情况下，也用毫米级以上的粗颗粒，称为颗粒 冶金；同时，0.1微米以下的超细粉末的应用也日渐增 加
粉末化学成分的检测
化学成分检测同金属检测方法
氢损
金属粉末的氧含量，除采用库仑分 析仪测定全氧量外，可测氢损。
可被氢还原的金属氧化物的那部分氧含量，适 用于工业铁、铜、钨、铝、镍、钴等粉末。 粉末中的氧被还原生成水蒸气，某些元素(C， S)与氢生成挥发的化合物，与挥发性金属(Zn、 Cd、Pb)一同排出，测得试样粉末的重量损失， 称为氢损。 金属粉末的试样在纯氢气流中燃烧足够长时间 (铁粉为1000—1050℃，1时；铜粉为875℃， 半小时)。
似密度：颗粒质量用包括闭孔在内的颗粒体积 去除得到的。用比重瓶法测定的密度接近这种 密度位，又称为比重瓶密度。 有效密度 颗粒质量用包括开孔和闭孔在内的颗 粒体积除得的密度值。
测定颗粒似密度的比重瓶法 •一个带细颈的磨口玻璃小瓶，瓶 塞中心开有0.5毫米的毛细管，以 排出瓶内多余的液体。当液面平 齐塞子毛细管出口时，瓶内液体 具有确定的容积，一般有5、10、 15以至25、50毫升等不等的规格。 •粉末试样预先干燥后再装入比重 瓶，约占瓶内球积的1/3-1/2，连同 瓶一道称重后再装满液体，塞紧 瓶塞，将溢出的液体拭干后又称 一次重量，然后计算密度。
3 粉末颗粒的缺陷多，内表面也相当大。
粉末发达的表面积贮藏着高的表面能，对于气 体、液体或微粒表现出极强的吸附能力。 超细粉末容易自发地聚集成二次颗粒并在空气 中极易氧化或自燃。
外表面: 可以看到的明显表面，包括 颗粒表面所有宏观的凸起 和凹进的部分以及宽度大 于深度的裂隙 。
氢损的计算
2．物理性能
粉末的物理性能可以包括： 颗粒形状与结构，颗粒大小和粒度组成，比表 面积，颗粒的密度、显微硬度； 光学和电学性质； 熔点、比热、蒸气压等热学性质； 内颗粒内部结构决定的 x 射线、电子射线的反 射和衍射性质，磁学与半导体性质等。
(1) 颗粒形状
颗粒形状，可以笼统地 划分为规则形状和不规 则形状两大类。
粉末不像致密体那样具有固定的形状，而表现为 与液体相似的流动性。 然而由于颗粒间相对移动时存在摩擦，粉末的流 动性又是有限的。
1．颗粒聚集状态
粉末中能分开，并独 立存在的最小实体称 为单颗粒。 单颗粒如果以某种方 式聚集，就构成所谓 的二次颗粒，其中的 原始颗粒就称为一次 颗
2．颗粒结晶构造
内表面：
包括深度超过宽度的裂隙、微缝 以及与颗粒外表面连通的孔隙、 空腔等的壁面，但不包括封闭在 颗粒内的潜孔。
三. 粉未性能
粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系
研究粉末体时，应分别研究属于单颗粒、粉末 体以及粉末体的孔隙等的一切性质。
(1)单颗粒的性质
1)由粉末材料所决定的性质：点阵构造、理论 密度、熔点、塑性、 弹性、 电磁性质，化 学成分。
杂质主要指： (1) 与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金 属成分，如还原铁粉中的Si, Mn，C，P，O等； (2) 从原料和从粉末生产过程中带进的机械夹杂，如 SiO2 Al2O3、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不溶物； (3)粉末表面吸附的氧、水和共它气体(N2, CO2) 制粉工艺带进的杂质有：水溶液电解粉末中的氢，气体 还原粉末中溶解的碳、氮或氢 。
2)由粉末生产方法所决定的性质：粒度、颗粒
形状、密度、表面状态、晶粒结构、点阵缺陷、 颗粒内气体含量、表面吸附的气体与氧化物、 活性。
（2）粉末体的性质
除了单颗粒的性质以外，还有： 平均粒度 粒度组成 比表面 松装密度、摇实密度、流动性。 颗粒间的摩擦状态 。
(3)粉末的孔隙性质
粉末冶金基础知识（三篇）
粉末冶金基础知识（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（m）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。
实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。
常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。
比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。
常以松装密度或堆积密度表示。
粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。
流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。
影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。
成形性受颗粒形状和结构的影响。
（二）粉末冶金的机理1.压制的机理压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。
钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。
粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。
在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
粉末冶金材料的力学性能研究
粉末冶金材料的力学性能研究在现代材料科学领域，粉末冶金作为一种重要的制备方法，已经为各种行业提供了广泛应用的材料。
粉末冶金材料由于其特殊的微观结构和化学成分，具有独特的力学性能，因此对其力学性能进行深入研究具有重要意义。
本文将探讨粉末冶金材料的力学性能研究内容，以及常用的测试方法和技术。
一、粉末冶金材料的力学性能研究内容粉末冶金材料的力学性能研究内容涉及多个方面，包括材料的强度、韧性、硬度、疲劳寿命等参数。
下面将分别对这些参数进行介绍。
1. 材料的强度强度是材料在外力作用下抵抗破坏的能力。
对于粉末冶金材料来说，强度与其组织结构和成分密切相关。
通过研究不同加工工艺对材料强度的影响，可以优化材料的力学性能。
2. 材料的韧性韧性是材料在受力时发生塑性变形的能力。
粉末冶金材料通常具有较好的韧性，这是由于微观结构中存在着各向异性的孔洞，有利于能量的吸收和分散。
3. 材料的硬度硬度是指材料抵抗外力压入的能力，通常用于评估材料的抗磨性能和耐磨性。
粉末冶金材料的硬度可以通过给定的压缩试验进行评估，也可以通过显微硬度测试等方法进行测量。
4. 材料的疲劳寿命疲劳寿命是指材料在交变载荷下破坏的周期数。
粉末冶金材料的疲劳寿命与材料的强度、韧性、孔洞等因素有关。
通过研究材料的疲劳寿命，可以为工程应用提供依据。
二、粉末冶金材料力学性能测试方法和技术为了研究粉末冶金材料的力学性能，需要采用一些有效的测试方法和技术，下面列举几种常用的方法：1. 压缩试验压缩试验是评估材料强度和硬度的常用方法。
通过在标准条件下施加压缩荷载，可以测量材料在压缩过程中的应变和应力，从而得到材料的力学性能参数。
2. 弯曲试验弯曲试验通常用于评估材料的韧性。
通过在标准条件下施加弯曲力，可以测量材料在弯曲过程中的应变和应力，从而评估材料的韧性水平。
3. 疲劳试验疲劳试验用于评估材料在交变载荷下的疲劳寿命。
通过在交变载荷下对材料进行循环加载，可以确定材料的疲劳强度和疲劳寿命。
粉末性能及其测定(20131208)
钢铁研究总院
化学成分测定
针对不同成分，有多种方法，包括传统的化学滴定法、燃烧 法、溶解法、荧光分析法、能谱分析法等。
杂质O含量测定：除库仑分析仪测定全氧含量外，还采用氢损法。广泛用 于铁、铜、钨、钼、镍、钴等粉末的生产。 ● 氢损值（可被H还原氧含量测定）：用氢还原，计算粉末还原前后的重 量变化。氢损值=（A-B）/（A-C）x 100% A—粉末（5克）加烧舟的质量；B—氢气中煅烧后残留物加烧舟的质量 ；C—烧舟的质量。（铁粉为1150℃*1h；铜粉为875℃*0.5h） 当粉末中存在不被氢还原的氧化物（ SiO2、Al2O3 、CaO），测量值低 于实际氧含量；当粉末中存在脱碳、脱硫反应及金属（Zn、Cd、Pb）挥发 时，测量值高于实际氧含量。测量范围，铜、铁粉为0.05%-3.0%；钨粉为 0.01%-0.5%(质量分数)。
首钢工学院2012级冶金技
Central Iron & Steel Research Institute
职业技能必修课《粉末冶
CISRI
粉末性能及其测定
陈飞雄
钢铁研究总院
粉末及其性能
钢铁研究总院
粉末颗粒的形状与大小
1、烟尘：0.01-1µ m(微米) 2、头发丝：15-75µ m(微米) 3、沙子： 0.1-3mm 4、粉末冶金中金属粉末的颗粒大于烟尘，小于 沙子，与头发丝同级别。 5、粉末颗粒形状从片状到球状变化
球形粉＞类球形＞不规则形＞树枝形
表面粗糙度：表面粗糙，松装密度小 粒度分布： ● 细粉比例增加，松装密度减小; ● 粗粉中加入适量的细粉，松装密度增大; ● 球形不锈钢粉 ： -100＋150（% ） 100 80 60 －325（%） 20 40 60 d松 4.9 5.2 4.8
粉末冶金检测标准
粉末冶金检测标准
粉末冶金是一种制备金属材料的方法，它涉及到粉末制备、混合、成型和烧结等工艺。
粉末冶金检测标准是为了保证制备材料的质量和性能，常见的粉末冶金检测标准有以下几个方面：
1. 粉末质量检测：包括粒度分析、表面积测定、杂质含量分析等。
这些测试可以用来评估粉末的颗粒大小和形状，以及可能存在的杂质。
2. 粉末成分检测：主要针对粉末中金属元素的含量进行分析，常见的检测方法有化学分析和光谱分析等。
3. 粉末性能测试：包括流动性、压实性、塑性等性能的评估。
这些测试可以确定粉末混合、成型和烧结过程中的材料流动性和工艺性能。
4. 成品材料测试：包括密度、硬度、抗拉强度等性能的评估。
这些测试可以确定粉末冶金制备的材料的最终性能，以及与标准要求的匹配程度。
以上仅列举了部分常见的粉末冶金检测标准，不同的材料和应用领域可能会有不同的标准要求。
具体的标准可通过相关的行业协会、国家标准和国际标准机构获得。
粉末检验项目判定标准
粉末检验项目判定标准
粉末检验项目判定标准主要包括以下几个方面:
1.外观质量:通过观察粉末涂料的外观，包括颜色、光泽度、平整度、粒度等，来判断其质量。
好的粉末涂料应该颜色鲜艳、光泽度高、平整度好、粒度均匀。
2.涂层性能:通过对粉末涂料涂层的附着力、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能进行测试，来判断其质量。
好的粉末涂料应该具有良好的涂层性能，能够保护被涂物的表面。
3.环保性能:通过检测粉末涂料的挥发性有机物(VOC) 含量、重金属含量等环保指标，来判断其环保性能。
好的粉末涂料应该具有低VOC 含量、低重金属含量等环保指标。
4.生产工艺:通过了解粉末涂料的生产工艺，包括原材料的选择.生产过程的控制等，来判断其质量。
好的粉末涂料应该采用优质的原材料，生产过程要严格控制，确保产品质量稳定。
这些标准可以帮助我们判断粉末涂料的质量，但实际应用中需要根据具体要求和实际情况灵活运用。
制定：审核：批准：。
经典：粉末的性能与表征
37
粒度分布的函数表示
正态分布的分布函数可用下述数学式表示：
f(D P )2 1e x ( D P p 2 D 2 P ) 2 2 1e x ( D P p 2 D 2 5) 2 0
• 式中， D P为平均粒径，为分布的标准偏差
21
组数h的选取
• 当组数h取值过小，则数据的准确性降低； • h的取值过大，则数据的处理过程又过于冗
长）。
22
颗粒大小的频率分布
h
DP/m
nP
di/m f(DP)/%
1
1.0-2.0
5
1.5
1.67
2
2.0-3.0
9
2.5
3.00
3
3.0-4.0
11
3.5
3.67
4
4.0-5.0
28
4.5
9.33
得
D＝∑(nd)/∑n
33
实例2（自学）
若面颗积粒的群定的义质函量数为求m平1均, m粒2径, m？3, …, mn，试由比表
设每颗种粒颗群粒由的粒个径数为为d1n, 1d,2,nd2,3,n…3, ,…dn,的n集n，合密体度组为成，， 则n1=m1/(d13), n2=m2/(d23), n3=m3/(d33), …, nn=mn/(dn3)
34
测定量和定义函数相对应的平均粒径
测定量
定义函数
个长
(nd)
平均粒径
(nd ) n
全表面积
(6nd 2 )
(nd 2 ) n
颗粒数
n
全体积（全质量）
(nd 3 ), (nd 3 )
pe塑料粉末测定标准
pe塑料粉末测定标准
对于PE（聚乙烯）塑料粉末的测定标准通常包括一系列物理性能和化学性能的测试项目，以确保其质量和符合相关的标准要求。
以下是一些常见的PE塑料粉末测定标准：
1.密度测试：根据ASTMD792等标准进行密度测试，以确定PE塑料粉末的密度。
2.熔流率测试：根据ASTMD1238等标准进行熔流率测试，以确定PE塑料粉末的熔融流动性能。
3.粒径分析：通过粒径分析仪器，如激光粒度分析仪等，测定PE塑料粉末的粒径分布。
4.热性能测试：包括热重分析（TGA）、热差示扫描量热分析（DSC）等测试，以评估PE塑料粉末的热稳定性和热性能。
5.拉伸性能测试：根据ASTMD638等标准进行拉伸试验，以评估PE塑料粉末的拉伸强度、断裂伸长率等机械性能。
6.化学成分测试：通过化学分析方法，如红外光谱分析（FTIR）、核磁共振（NMR）等，确定PE塑料粉末的化学成分和结构。
7.颜色测试：通过色差仪等仪器，测定PE塑料粉末的颜色值和色差，以评估其色泽质量。
以上是一些常见的PE塑料粉末测定标准和测试项目，具体的标准和测试方法可能会根据应用领域、国家或地区的标准要求而有所不同。
在进行测试时，应根据实际需要选择适用的标准和测试方法，并确保测试过程符合相应的质量管理要求。
粉末冶金检测标准
粉末冶金是一种制造金属零件和材料的工艺，通常涉及将金属粉末压制成所需形状，然后通过加热、烧结或热处理来形成最终产品。
为确保质量和性能，粉末冶金材料和零件需要进行各种检测和测试。
以下是一些常见的粉末冶金检测标准和测试方法：
成分分析：分析金属粉末的化学成分，以确保其符合规定的合金成分要求。
这可以使用化学分析技术如光谱分析、X射线荧光光谱仪（XRF）或原子吸收光谱等来完成。
粉末颗粒大小分析：测量粉末颗粒的大小分布，通常使用激光粒度仪或筛分法来进行。
密度测定：测量粉末的密度，通常通过气体比重法或液体浸渍法来完成。
压缩性测试：测试粉末在加压过程中的行为，包括压缩强度和变形性能。
硬度测试：测量粉末的硬度，通常使用洛氏硬度测试或维氏硬度测试。
金相分析：观察金属粉末的微观结构，以检查颗粒的形状、尺寸和分布，以及任何不均匀性或缺陷。
热处理性能测试：测试粉末冶金零件在热处理过程中的性能，包括烧结、热处理和退火。
机械性能测试：测量粉末冶金零件的力学性能，包括拉伸强度、屈服强度、延伸性等。
表面质量检查：检查零件的表面质量，包括表面粗糙度、裂纹和其他缺陷。
化学稳定性测试：测试材料的化学稳定性，包括对腐蚀
和化学腐蚀的抵抗力。
这些检测和测试标准可能会根据具体的粉末冶金工艺、应用和所用材料而有所不同。
因此，具体的标准和测试方法应根据您的需求和项目来确定，并遵循相应的国际、国家或行业标准。
在进行粉末冶金材料和零件的质量控制和检测时，确保遵循适用的标准和最佳实践非常重要。
粉末的性能和检验
充填粉末进行成形时， 充填粉末进行成形时，粉末颗粒间的空隙 越小，制成的压坯质量越好，烧结也容易。 越小，制成的压坯质量越好，烧结也容易。所 以使各种粒度的粉末适当配合， 以使各种粒度的粉末适当配合，对生产优质粉 末制品是很重要的。 末制品是很重要的。粉末粒度的最佳配合随粉 末颗粒的形状、粉末的种类不同而变化。 末颗粒的形状、粉末的种类不同而变化。
粉末的流动性是指50g粉末从标准流速 粉末的流动性是指50g粉末从标准流速 50g 漏斗流出所需的时间，单位为s/50g s/50g。 漏斗流出所需的时间，单位为s/50g。 粉末流动的阻力是由粉末颗粒相互直 接或间接接触而阻碍其他颗粒自由运动引 起的。 起的。 粉末的湿度对流动性影响也很大， 粉末的湿度对流动性影响也很大，粉 末湿度大，流动性差。因此， 末湿度大，流动性差。因此，吸潮的粉末 应烘干。 应烘干。
压制性、压缩比和粉末坯压制强度
• 压制性和成形性，对于金属粉末，可以看作同义 压制性和成形性，对于金属粉末， 词。压制性一般表示为粉末经压制并脱出后压坯 的密度。粉末是在规定尺寸的封闭压模中， 的密度。粉末是在规定尺寸的封闭压模中，在规 定压力和规定条件下进行压制的。 定压力和规定条件下进行压制的。压制性是金属 粉末固有的材料特性的一个量度并广泛用于金属 粉末的质量控制检验。 粉末的质量控制检验。 • 压缩比定义为松散粉末体积与由这些粉末压戊的 压缩比定义为松散粉末体积与由这些粉末压戊的 压坯体积之比。 压坯体积之比。 • 压坯在生坯的情况下，必须具有足够的强度，以 压坯在生坯的情况下，必须具有足够的强度， 保证在从压机搬运到烧结炉的过程中不会发生磨 损和破裂。 损和破裂。
• 酸不溶物含量
测定酸不溶物含量试验中，在规定条件下， 测定酸不溶物含量试验中，在规定条件下，铁粉样品 用盐酸溶解，铜粉样品用硝酸溶解。 用盐酸溶解，铜粉样品用硝酸溶解。不溶物质可以 过滤出来，在炉中燃烧和称重。 过滤出来，在炉中燃烧和称重。
粉末冶金原理第2章 粉末的性能及其测定
Hale Waihona Puke 粉末及粉末性能• 粉末：由大量颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。 0.1m~1.0mm
颗粒的聚集状态： • 单颗粒： • 一次颗粒： • 二次颗粒： • 聚集颗粒：
团粒聚集 絮凝体聚集
粉末及粉末性能
• 单颗粒性能
• 材料：晶体结构、理论密度、熔点、塑性、弹性、纯度、电磁性等； • 生产：颗粒大小、颗粒形状、密度、孔隙度、表面状态、显微结构、点阵、
I()10R2n(R)J12(K)R dR
式中, I()是以角散射的光强度; 是散射角度 R是颗粒半径 n(R) 是颗粒的粒径分布函数 J1为第一型贝叶斯函数 K=2/ 为激光的波长
物理性质测定—粒度测定
激光粒度测定
物理性质测定—粒度测定
• 淘析法 1、原理：颗粒在流动介质中发生非自然沉降而分级。
缺陷、颗粒内的气体含量、吸附气体量、表面氧化膜厚度、粉末活性等。
•化学性能 •物理性能
金属含量和杂质含量。
颗粒形状与大小、 平均颗粒大小 粒度分布 颗粒的密度和表面 比表面 显微结构和活性
•工艺性能
松装密度 振实密度 流动性
压缩性
粉末的取样
• 取样标准 GB5314-85
粉末的取样
• 取样数目 – 容器中的取样：若粉末深度大于取样管高度，则取几个增量
– 孔口连续流动的取样：时间间隔: 开始后、过程中、结束前 数目>3
粉末的取样
粉末的取样—分样
化学成份检验--氧含量的测定方法
• 氢还原减重的测定方法（氢损） 特点：方法简便，重复性好。
• 称样：5g • 还原温度和时间 • 结果计算