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陶瓷比重密度天平

閱讀:526        發(fā)布時間:2016-9-21

論及精密陶瓷材料的性質(zhì)時,,測試其總體密度是件必要的事,。此由于孔隙的數(shù)量及其分布情形,,對材料的強度、彈性模數(shù),、抗氧化性,、耐磨耗性,以及其它重要的性質(zhì)均有重大的影響,。故針對此關鍵問題,。本公司依據(jù)ASTM C373規(guī)范,將陶瓷體的總體密度給予敘述,。

陶瓷比重密度天平依其產(chǎn)品的形狀可分三種方法來測定:

1:如果陶瓷體為簡單的幾何形狀<諸如實心圓柱體或長方形棒條>,,其體積可的測出,則其總體密度<Bulk>可由干燥重量除以實測的體積來決定,。以下是一些簡單幾何形狀的總體密度計算案例:

實心圓柱體                 Bc = D/Vc = D/(pr2h)     

長方形棒條或平板           Br= D/Vr = D/(lwh)     

Bc,,BrVcVr分別為實心圓柱體和長方形棒條的總體密度和體積,。

D:為所測試之形體的重量

r:為半徑,,h:為長度,l:為長度,,w:為寬度,。p =3.14

2:形狀復雜之物體的總體密度則可由阿基米得原理來測試,,此法為根據(jù)物體在空氣中的重量與其在水中所測試之形體的重量,,以計算其體積。若欲測試之精密陶瓷組件沒有與表面相通之孔隙,,則可直接浸于水中測試即可,。

3:若組件含有與表面相通的孔隙,則有下列幾種測試方法:

A:封蠟法:必須涂上一層已知比重的蠟或其它不透水原料MDJ-300C

B真空防水處理:利用真空法將樣品開放孔隙內(nèi)的氣體除去,,使溶劑能充滿樣品的開放孔隙,。MDJ-300S

C:水煮沸法:根據(jù)美國材料測試學會ASTMC373的規(guī)范,首先得測出欲測物之干重(W1),,在將欲測物放在水中蒸煮5小時,,然后在水中冷卻24小時。接著測試其在空氣中的濕重(W2)和在水中之濕重(W3),。MDJ-300C

由以上的各種方法則可直接測出總體密度,、開放性孔隙率、吸水率和視比重,,并

可間接測出密閉性孔隙率,。只是ASTMC373所花費的時間太長,比較不合乎經(jīng)濟

效益。計算方式如下:

               外部的體積  V = W2 – W3                

總體密度    D = W1/VW1/(W2 – W3)                

視孔隙率    P =(W2-W1)/V              

       不透水材質(zhì)的體積 = W1 – W3             

視比重      T =W1/(W1-W3)            

吸水率      A = (W2-W1)/W1            

視比重可與真比重做一比對,,以估計密閉孔隙的百分率,。

3-1:燒結(jié)法之Bulk density(封蠟法)

(1)    先將未封蠟的試樣放在室溫下一小時候稱其重量,記為W1,。

(2)    將蠟一層層刮下來,,以磁性攪拌機加熱其融化,將試樣放入,,使其覆蓋一層蠟以封住表面的孔隙,。封蠟完成后使其在室溫下冷卻30分鐘后秤重,記為W2,。

(3)     將封蠟的試樣放入25的水槽中秤重,,記為W3

(4)    如不知道蠟的密度,,必須先測量其密度,,記為F(可用天平稱重,以水位之上升量體積,,計算密度)。

(5)     以下式來計算   Bulk density  = W1/{ W2- W3 - [ (W2-W1) / F] }

3-2:燒結(jié)法之Bulk density(煮沸法)

(1)       先將樣品放在150的爐中加熱,,使孔隙中的水分全部跑掉,,然后使其干燥后,稱重記為W1,。

(2)        將去離子水煮沸后,,試樣放入煮半小時(要使試樣沈在水面下,但不要碰到底和旁道),,在水中冷卻1小時(此法乃簡化之方法),。

(3)        試樣在水中吸水后,將外表稍擦干,,稱重記為W2,。

(4)    試樣在水中秤重記為W3

(5)    依照實驗原理可計算得:

A.                 樣品體積V=W2-W3           B.                 open pore體積= W2-W1

C.                 實體部分體積= W1-W3         D.                 視孔隙率P= (W2-W1)/V*100

E.                  吸水率A= (W2-W1)/W1*100     F.                  視比重T= W1/(W1-W3)

G.                 Bulk density B= W1/V

3-3:燒結(jié)法之Bulk density (真空防水處理)

  1. 將電源開關轉(zhuǎn)向ON
  2. 先設定*段真空時間,、第二段真空時間及溫度的設定
  3. 將加熱開關打開加熱,,加熱燈即亮起,待加熱燈熄滅后即加熱完成

    ※如液體不需加熱,,加熱開關即切向OFF

  1. 把待測樣品放入真空槽內(nèi)將真空蓋蓋好 (圖一),,按下*段真空鈕抽取真空 (圖二) 并確認蓋子上方壓力泄出鈕是否有轉(zhuǎn)緊
  2. 待*段真空抽取停止后再按液體注入/卸除鈕,液體會注入真空槽內(nèi)(圖三),,待至適當?shù)囊后w量即可放開液體注入/卸除鈕
  3. 按第二段真空鈕抽取真空,,時間到即會自動停止 (圖四)
  4. 將真空槽蓋子上方壓力泄出鈕轉(zhuǎn)松,壓力慢慢卸除后取出樣品,即真空抽取完成
  5. zui后按住液體注入/卸除鈕讓液體慢慢流回內(nèi)部槽內(nèi)
  6. 使用完畢后將加熱電源及電源開關切/轉(zhuǎn)向OFF

如遇操作,、設定錯誤或中斷真空抽取,,按RESET鈕機臺會立即中斷真空抽取動作,無需等到設定真空抽取時間,,而浪費許多時間

陶瓷材料的比重及密度測試

I. 前言

比重或密度為陶瓷材料的重要基本特性之一,,由比重的量測結(jié)果可得知陶瓷材料的孔隙及相結(jié)構(gòu)。對某些固熔體(Solid Solution)物質(zhì),,比重甚至可用于鑒定物質(zhì)的化學成份,;于比重的測試時,需考慮三個主要影響因素

(1)測試方法的選用

(2)物質(zhì)的均勻性

(3)操作者的疏失,。

常被量測的比重或密度有(1)理論密度,,(2)真比重,(3)視比重,,(4)體比重,。

以下指出真比重、視比重及體比重的量測差別,,在于所包括的孔隙不同而使用的量測也不同,。

種類

量測的體積

測試的方法

理論密度

純物質(zhì)的結(jié)晶構(gòu)造

X-RAY

真比重

物質(zhì)的真實體積

比重瓶法

視比重

物質(zhì)的真實體積+封閉孔隙

阿基米得法

體比重

物質(zhì)的真實體積+封閉孔隙+開放孔隙

計算體積或阿基米得法

 

2實驗步驟

a. 理論密度(Theoritical Density)

理論密度系指單一結(jié)構(gòu)材料的結(jié)晶密度大小,,所使用的方法為以X光繞射法求得物質(zhì)的結(jié)晶構(gòu)造及其大小,,依X光繞射所得結(jié)果計算單一結(jié)晶的體積及其所包含的原子重量,再計算其密度,。使用此一方法需確定物質(zhì)內(nèi)原子的排列方式及其結(jié)晶大小,。

b. 真比重(True Density)

真比重系量測物質(zhì)(單一物質(zhì)或混合物質(zhì))在不含孔隙狀態(tài)下的真實比重。為確定待測物質(zhì)為不含封閉孔隙,,需先將物質(zhì)研磨成比200目還細的粉末,,再以比重瓶法求其比重-真比重,如圖二所示,。其量測方法如下,;

1. 將研磨后的粉末置于110oC的烘箱或真空烘箱內(nèi)烘干24小時,以確保粉體不吸附水氣,。

2. 秤取比重瓶的空瓶重W1,。

3. 將烘干的粉末倒入比重瓶內(nèi)并秤其重量W2

4. 將溶劑倒入比重瓶內(nèi),,直到溶劑能*覆蓋粉末為止,。溶劑的選擇以能濕潤粉體的溶劑為佳,一般以去離子水為優(yōu)先考慮,。

5. 將濕潤后的粉末置于一真空系統(tǒng)中,,抽氣一小時,。以除去粉末間的氣體或?qū)⑷軇┲蠓幸恍r,除去粉末間的氣泡,。

6. 若采用煮沸法須將樣品靜置至室溫,。

7. 將溶劑加至比重瓶的體積標線并秤其重量W3

8. 清洗比重瓶將溶劑加至比重瓶的標線,,秤取溶劑與瓶重W4,。

c. 視比重(Apparent Density)及體比重(Bulk Density)

視比重為包含待測物內(nèi)密閉孔隙所測得之比重,體比重則為包含待測物內(nèi)的密閉孔隙與開放孔隙所測得的比重,。視比重與體比重皆可以阿基米得法量測,。其量測方法如下;

1. 將樣品置于110oC烘箱或真空干燥箱內(nèi)烘干二十四小時,,以除去樣品開放孔隙內(nèi)的水氣,。

2. 秤得干燥樣品的重量W1

3. 將樣品置于溶劑(一般常使用蒸餾水為溶劑)內(nèi),,使用煮沸法或真空法將樣品開放孔隙內(nèi)的氣體除去,,使溶劑能充滿樣品的開放孔隙。

4. 將樣品自溶劑內(nèi)取出,,并擦拭其表面,,以除去樣品表面的溶劑并秤其重量W2

5. 秤取樣品水中重W3,。

6. 計算方法:

d. 相對密度(百分比密度,,Specific Relative Density)

相對密度為所求得之胚體的視密度與構(gòu)成胚體材料真密度的比值,此密度值一般常為陶瓷工程師或研究人員所采用,。由相對密度的數(shù)值大小可得知胚體的致密程度。

水的溫度-密度表:

t1  3C

d1    m/ml

t1  3C

d1    gm/ml

0

0.99987

45

0.99025

3.98

1.00000

50

0.98807

5

0.99999

55

0.98573

10

0.99973

60

0.98324

15

0.99913

65

0.98059

18

0.99862

70

0.97781

20

0.99823

75

0.97489

25

0.99707

80

0.97183

30

0.99567

85

0.96865

35

0.99406

90

0.96534

38

0.99299

95

0.96192

40

0.99224

100

0.95868

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