Количественная оценка формы

Отчёт по лабораторной работе

«Количественная оценка формы»

1. Теоретическая часть

порошок частица трехмерный

Форма частиц - важная характеристика порошков. Может быть сферической, губчатой, осколочной, тарельчатой, дендритной и плоской или чешуйчатой. Так же частицы делятся по макроморфологическому (форма частиц) и микроморфологическому (поверхность частиц) виду.

Первичная форма порошков, полученных тем или иным способом, может несколько видоизменяться при последующей обработке: отжиге, размоле, грануляции и т.д. Зависимость формы частиц порошков от метода получения:

Сферическая - Карбонильный, распыление

Губчатая - Восстановление

Осколочная - Измельчение в шаровых мельницах

Тарельчатая - Вихревое измельчение

Дендритная - Электролиз

Плоская или чешуйчатая - Измельчение в бегунах

Форму частиц обычно определяют при помощи микроскопа (оптического или электронного). При использовании оптического микроскопа пробу порошка помещают на предметное стекло, куда добавляют каплю глицерина или скипидара. Пробу осторожно распределяют по стеклу для разрушения конгломератов и накрывают покрывным стеклом. Оценку соотношения размеров частиц можно производить количественно с помощью статистического среднего из отношений длины частиц к поперечнику. Форма частиц оказывает влияние на насыпную плотность, прессуемость и формуемость порошка - на плотность, прочность и однородность прессовки. С формой частиц связана и их поверхностная энергия, которая тем выше, чем больше поверхность частиц. Наибольшую прочность прессовок дают частицы дендритной формы, так как в этом случае наряду с силами сцепления действуют и чисто механические причины: заклинивание частиц, переплетение выступов и ответвлений. В технических условиях на порошки обычно указывается требуемая форма частиц. Формы частиц металлических порошков, прежде всего, определяются способом их производства. Например, при распылении расплавах образуются порошки сферической или округлой формы. Пористые, губчатые порошки образуются в результате восстановления твердых оксидов или солей. Дендритная форма частиц типична для порошков, изготовленных электролизом. При измельчении твердых материалов в дробилках и шаровых мельницах образуются порошки осколочной формы. Порошки тарельчатой формы образуются при измельчении в вихревых мельницах. Для выявления формы частиц поменяют оптические и электронные микроскопы.

В данной лабораторной работе пользовались методом Хаузнера для оценки формы частиц. Согласно этому методу предлагается изображение частицы произвольной формы, полученной под световым или электронным микроскопом, заключать в прямоугольник (рис. 1).

При этом следует выбирать прямоугольник минимальной площади. Прямоугольники с вписанными в них условными изображениями частиц (см. рис. 1а) характеризуются легко рассчитываемыми относительными размерами сторон a и b, площади и периметра частиц А и С (см. рис. 1 б).

Эти относительные параметры связываются в уравнения, служащие критериями формы: фактор удлиненности частиц

х = a/b,(2)

фактор объемности

у = A/ab,(3)

поверхностный фактор

z=/12,6A(4)

Для всех типов частиц, рассчитаны их относительные размеры и критерии формы (табл. 1).

Рис. 1 (а) Рис. 1 (б)

Таблица 1

Форма частиц согласно рис. 1, бОтносительные размерыФакторы формыаbАСxуzI6628,218,810,781II6628,226,510,781,98III6625,425,510,712,04IV8636,229,41,340,761,89V7,63,418,720,52,230,721,77VI7,53,815,521,61,970,542,2VII8529,422,91,60,741,4VIII92,511,833,53,60,527,5IX8213,217,84,00,831,89X7510,719,51,40,312,8XI8520,221,71,60,51,84

Фактор удлиненности х = 1 характеризует равноосность частицы независимо от того, является она гладкой или сморщенной сферой либо частицей иррегулярной формы. Для вытянутых частиц коэффициент удлиненности частиц может колебаться от 5 до 10.

Коэффициент объемности для большинства частиц составляет 0,7-0,8 и редко превышает эти величины. Значения у < 0,6 - формы VIII, X, XI - свидетельствуют о наличии в очертаниях частиц глубоких выемок или зазубрин. По всей видимости, этот фактор может коррелировать с плотностью порошка.

Метод трехмерной оценки представляется одним из наиболее привлекательных благодаря всесторонности морфологической характеристики как индивидуальной частицы, так и некоего их среднего представителя.

Существующее в настоящее время положение, когда количественные морфологические характеристики порошков не входят в обязательный арсенал используемых на практике диагностических средств, связано, с одной стороны, с многочисленностью и разнородностью методов, дающих, как правило, несопоставимые численные критерии формы. Но в большей мере отсутствие единых общепринятых способов количественной морфологической диагностики порошков вызвано отсутствием корреляционных соотношений факторов формы, физико-механических свойств дисперсных материалов и твердых порошковых тел, что делает неочевидным прогностическое значение численных критериев формы для оценки поведения порошков на последующих этапах их использования.

2. Результаты работы и их обработка

a=71 мм

b=47 мм

С=200 мм

A=2193 мм2

Расчёт фактора удлинённости частиц: x = a/b = 1,51

Расчёт фактора объёмности: y = A/(a*b) = 2193/3337=0,65

Расчёт поверхностного фактора: z = C2 /(12,6*A) =200*200/(12,6*2193)=1,45

Вывод: в данной лабораторной работе была исследована и определена количественная оценка формы частицы. Исходя из расчётов, был сделан вывод, что частица порошка относится к 7 типу формы частиц (VII - округлённая) по методу Хаузнера.

Больше работ по теме: