粉末材料的孔隙度特性.pptVIP

第二节　　粉末材料的孔隙度特性 粉末冶金多孔材料的基本特性：由于孔隙的存在，多孔材料具有大的比表面和优良的透过性能，以及易压缩变形、吸收能量好和质量轻等特性。 在普通铸件中，气孔和缺陷是常见的缺陷，也是熔铸法难以克服的问题；而用粉末冶金法制取的材料，其孔隙度、孔径及分布可以有效地控制，并且可在相当宽的范围内调整。 一、粉末材料孔隙度和孔径的测定 多孔材料的密度和孔隙度常采用真空浸渍法来测定。 首先，将清洗干净的试样在空中称重；接着，在真空状态下浸渍熔融石蜡、石蜡油或油等液体介质，使全部开孔隙饱和后取出试样，除去表面多余介质；再一次在空中称重，然后在水中称重；最后，计算烧结试样的密度和孔隙度： 计算公式： 式中：ρ--试样密度，g/cm3； ρl--浸渍后试样的质量，若用蒸馏水时，密度为1 g/cm3； ω1---试样在空中的质量，g； ω2---浸渍后试样在空中的质量，g； ω3---称量后试样在液体介质中的质量，g； 二、粉末多孔材料的透过性能 对于过滤器、含油轴承和其他多孔材料来说，透过性能是一种很重要的孔隙度特性。研究流体通过多孔材料的透过性能，可为设计、工艺和应用提供参考数据。在多孔体中，当作用在流体上的压差较小，流速较低，流体的雷诺数时，则为层流。对于多孔材料来说，临界雷诺数与孔中流体的雷诺数、孔道表面的相对粗糙度，以及孔道长度上孔截面的变化程度有关。在多孔材料中，层流时比能损失较小（和流速的一次方成正比），而且在流体流过很细的孔道时，流速一般不会很高。下面着重研究在层流条件下流体的透过规律。 多孔材料由于对液体和气体介质的透过性均匀，具有很好的过滤作用和均匀分流作用，可以制成各种过滤器和流体分布元件。 由于孔隙的毛细管作用和蓄积作用，粉末多孔材料具有很好的浸透性和自润滑性。孔隙的毛细管作用是用各种液态物质浸透（渍）多孔骨架制取浸透材料和多孔含油轴承的基础。 三、粉末多孔材料的表面特性 大量孔隙的存在使多孔材料具有很大的比表面，而比表面的大小又是决定其使用性能的重要指标。 测定开孔隙比表面的方法很多，可用类似于测量粉末比表面的方法来测定。用BET法测定每克只有十分之几平方厘米的比表面的试样已相当困难，因此，对一般由粒度在微米以上的粉末制取的多孔材料，就不大适用了。当孔隙度大于20%时，用透过法测法测定比表面可以得到足够精确的结果，满足实际应用的需要。 四、粉末多孔材料的其他特性 粉末多孔材料易压缩变形的特性，是通过各种变形方式使多孔体致密化的基础。在工业技术上也常利用这一特性来制取密封材料。 高孔隙度的多孔铁的柔软性和易压缩变形特性接近于铅。粉末多孔材料除了可作通常的管接头、套管和凸缘的密封垫以外，还用于航空燃气轮机转动部分的密封，可承受高温、高压、高速气流的作用。 * * 一般粉末冶金材料是金属和孔隙的复合体，其孔隙度范围很广，有低于1%~2%残留孔隙度的致密材料，有10%左右孔隙度的半致密材料，有＞ 15%孔隙度的多孔材料，也有高达98%孔隙度的泡沫材料。孔隙是粉末冶金材料的固有特性，孔隙度显著地影响粉末冶金材料的机械、物理、化学和工艺性能。 孔隙度和密度是粉末冶金材料的基本特性，孔隙度和密度的测定是控制粉末冶金材料质量的主要方法之一。 对于致密材料，可直接将试样放在水中称重，其残留孔隙度也可以采用显微镜法进行定量估算。 对于具有开孔隙的材料，用液体静力学法称量时，为了不让液体介质进入孔隙，可浸渍熔融石蜡、石蜡泵油、无水乙醇液体石蜡、油、二甲苯和苯甲醇等物质，或者涂覆硅树脂汽油溶液、透明胶溶液和凡士林等物质，使烧结体的开孔隙饱和或堵塞。 “假合金”和成分之间相互作用很弱的合金，可采用加和法求其理论密度；否则，需要采用与测定粉末真密度相同的方法进行测定。求加和密度的公式为： 据资料介绍，使用具有低蒸汽压和稳定密度的苯甲醇浸渍试样，可以获得良好的结果；使用无水乙醇液体石蜡浸渍试样，精度也较高。但是浸渍介质不可能浸渍到所有孔隙中去，特别是不易填满窄缝，结果开孔隙度的测量值偏低。 目前测定孔径及其分布的方法很多，主要有：汞压入法、气泡法，离心力法、悬浊液过滤法、透过法、气体吸附法、射线小角度散射法和显微镜分析法等等，其中使用较多的是汞压入法。 汞压入法原理：利用汞对固体表面不润湿的特性，把汞用一定压力压入多孔体的孔隙中以克服毛细管阻力。假设在孔壁光滑的直圆柱形毛细管孔内，当作用在液面与