Удельная поверхность и плотность порошков тугоплавких металлов и соединений
Удельная поверхность и плотность порошков металлов и соединений -важнейшие характеристики, которые зависят от дисперсности, формы и состояния поверхности порошков. Величина удельной поверхности порошков металлов и их соединений оказывает существенное влияние на протекание физико-химических процессов типа взаимодействия при компактировании и спекании дисперсных частиц. Эти процессы в значительной степени определяют свойства сверхвысокотемпературных композиционных материалов, такие как плотность, прочность, что крайне важно при обеспечении эксплуатационной надежности материалов и конструкций технических систем. Величину удельной поверхности дисперсных тел Sw следует рассчитывать по формуле
где е — коэффициент пористости порошка, е = (wрп — m)/(wрg) [w — объем слоя насыпного порошка; рп — плотность порошка; m — его масса); F — площадь сечения слоя порошка; AP — разность давлений; h — толщина слоя порошка; n — вязкость воздуха; V — объем воздуха, прошедшего через порошок свободной насыпки за время т.
Плотность дисперсных порошков (отношение массы дисперсной частицы к се объему) — практически важная характеристика, позволяющая оценить удельные эксплуатационные параметры компактных сверхвысокотемпературных композиционных материалом.
Такие характеристики, как удельная прочность, удельный модуль и некоторые другие, следует учитывать при проектировании надежности технических систем, эксплуатация которых связана с динамическими условиями приложения нагрузки. Определение пикнометрической плотности образцов материалов, приготовленных прессованием из порошков, проводят по формуле
где M1, M — масса пикнометра, заполненного водой, и сухого пикнометра соответственно; рв — плотность воды.
Определение удельной поверхности порошка проводится на приборе Toварова, схема которого приведена на рис. 13.1.
Метод предполагает уплотнение плунжером 2 порошка, размещенного в гильзе до остаточной высоты h слоя 3. При пропускании воды через склянку Мариотта 4 (вытекает из крана 5 в емкость 6 с заданной скоростью) в установке создается разрежение, которое фиксируется манометром 7. Расчет удельной поверхности проводится по формуле (13.6).
Относительно подробное рассмотрение метода определения Sw на приборе Товарова обусловлено его практической значимостью, поскольку этот метод позволяет определять удельные поверхности металлических порошков в диапазоне 0,3—1,5 м2/г.
Для определения полной удельной поверхности металлических порошков может быть использован также прибор Дерягина. Полученные частные показатели учитывают в формуле
где т3 — время запаздывания, соответствующее нестационарной стадии процесса фильтрации газа; h — толщина слоя уплотненного порошка; M — молекулярная масса газа.
Для оценки плотности металлических порошков возможно использование также и других методов.