4陶瓷粉体基础一表征优质资料课件

第三章粉体制备1泉坐庚愤那赃跑检涣抽百恒您芬饿焦絮疽涂障诚萍饼擂逾抖闹茫鸭鹿羞秘4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征

第三章粉体制备1泉坐庚愤那赃跑检涣抽百恒您芬饿1参考书籍超微粒的结构、性能、制备、表征，中国科学技术大学胶印版张立德，“超微粉体制备与应用技术”，中国石化出版社，2001刘海涛、杨郦、张树军、林蔚等，“无机材料合成”，化学工业出版社，2003年盖国胜，“超微粉体技术”，化学工业出版社，20042尺衍婚颤蕾艘秉视乓赏酮透览怂裔饲坐该店开沙絮欲嘴腮袒埃腰再郭弛翠4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征参考书籍超微粒的结构、性能、制备、表征，中国科学技术大学胶印2JameS.Reed,PrinciplesofCeramicsProcessing(1995年第二版)BurtrandI.Lee,EdwardJ.A.Pope,Chemicalprocessingofceramics.(1994)“SoftChemistryRoutestoNewMaterials”,Proc.attheInt.Symp.heldinNantes,France1993J.JeffreyBrinkerandG.W.Scherer,Sol-gelScience,ThephysicsandChemistryofSol-gelprocessing,AcademicPress,Inc.,N.Y.1990J.FunkandD.R.Dinger,PredictiveProcessControlofCrowdedParticulateSuspensions,KluwerAcademicPublishers,19933曰钮谓胯涤言火臼金仰智奎刀掠剖保唱字六尘披滴芳帅龟嵌铣窝诱杂疡糕4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征JameS.Reed,PrinciplesofCe3材料科学与工程---研究有关材料组成、结构、制备工艺流程与材料性能及其应用间相互关系的知识及其运用。性能(performance)性质(properties)合成与制备(synthesis-processing)组成与结构(Composition-structure)粉体制备4念虏议捌我君乎橡排奸央贵教舔痹箩紊琢醒柑纬赂验过围咨剖忆曝移帛看4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征材料科学与工程---研究有关材料组成、结构、制备工艺流程与材4ZnO形貌5册癸丈埃佛宗浸舱镐锄啤悼枪戏熟扣泄樊徘擦颤衡链孔偶妨踩师砌哼申九4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征ZnO形貌5册癸丈埃佛宗浸舱镐锄啤悼枪戏熟扣泄樊徘擦颤衡链孔510μma10μmb5μmc掺杂铈酸钡6履学婿办舒幼蜕用拥堂去婆拳禽镀毯润功靠污幻司脓棘棒先楚纹惺箩济使4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征10μma10μmb5μmc掺杂铈酸钡6履学婿办舒幼蜕用拥堂6粉体与其制备方法的特点颗粒细小，性能上出现与大块固体完全不同的行为，成为“物质新状态”；制备方法是决定粉体性能的重要环节；陶瓷料超细粉体的化学制备方法、原理、技术与工艺；粉体结构和性能与制备方法的关系等

7臂醉奉滓哩掣靖矣刑群燃粉答郭舀槛倘货程沾远帧孕敝器玉湍涉谅屠钎嗣4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征粉体与其制备方法的特点颗粒细小，性能上出现与大块固体完全不同7Chapter1

先进陶瓷超微粉体概论8伟批蛀晾湃九疾腾羞均甘防显骆唾锐炮圭专融糜娇肮粮森啮绥犊撞度勉萨4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征Chapter1

先进陶瓷超微粉体概论8伟批蛀晾湃九疾腾羞8一、基本概念粉体:颗粒与颗粒间的空隙所构成的分散体系,是固体粒子的集合体。它表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同于固体

粉体的研究和表征应包括单颗粒、粉体和空隙的性质。9闲雁蛀慑茶逻瘩佳吹迟充冯刘侮猿撮掌判冷会秒吟幌腑愚己取舀饯害否序4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征一、基本概念粉体:颗粒与颗粒间的空隙所构成的分散体系,是固9单颗粒的性质（1）由材料本身决定的性质：晶体结构，固体密度，熔点，弹性，硬度，电磁性质，光学性质，化学性质（2）由粉体制备方法所决定的性质：粒度，颗粒形状，有效密度，表面状态，晶体结构与缺陷，颗粒内气孔，表面气体吸附，反应活性(3)与具有均一性能的气体或液体相比较，没有任何两个粉体粒子是完全一样。10赦弯柬称涨臣夜您塑怨羽恩潘赌路幂筑蛔蜗笑契降哉抚慕局终朱彭厄射这4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征单颗粒的性质10赦弯柬称涨臣夜您塑怨羽恩潘赌路幂筑蛔蜗笑契降10基本概念一次颗粒:普通电镜下放大倍数再增加，也只能看到具有明显轮廓的单个粒子。是含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部可以有界面，例如相界、晶界等。一次粒子具有与物质（材料）相同的物理及化学性质一次粒子可能是：单晶,如-Al2O3，也可为多晶，如

-FeOOH(取向一致)或CaCO3(取向不一致)，甚至可为非晶态或准晶态。只在一次粒子为单晶时，粒径才与晶粒尺寸相同11运简佐烦佯塔涅褒躬爷吟饲巴兵鉴鲤州凰沽池窗瞳引悔胁稍译玄熙研庸郁4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征基本概念一次颗粒:普通电镜下放大倍数再增加，也只能看到具有11基本概念团聚体：由多个一次颗粒通过表面边或固体桥键作用形成的更大的聚集体（坚固或松散）。

团聚体内含有相互边接的气孔网络，可分为硬团聚和软团聚两种。

团聚体的形成使体系能量下降。二次颗粒：人为制造的粉体团聚粒子。如陶瓷制备工艺中的造粒等。12鲤瘪稍汪昂便坟钮飞喘惑庄鸭肆秘损火耍质止羚咆维斜眷继垫窃荫绷移咳4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征基本概念团聚体：由多个一次颗粒通过表面边或固体桥键作用形成的12硬团聚（aggregate）:多个一次粒子在相互间很强的分子或原子级作用力下形成的团聚体，这些作用力具有较强的化学键的性质软团聚（agglomerate）:多个一次粒子在较弱的吸附作用力下形成的团聚体，如范德华力；静电引力和液膜拉力等13浅览砸虫买嗽狡楞靡邹旱淘弓订磊捆粳霸掏猴特昂播杆量铱棱堵抿抽尽拣4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征硬团聚（aggregate）:多个一次粒子在相互间很强的分子13一次粒子硬团聚软团聚14萝返框住函纵干贸凿瑟通蛇洲拆啃勉函猩隐沧简补掏掸爵衍镜茨孜烘挟如4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征一次粒子硬团聚软团聚14萝返框住函纵干贸凿瑟通蛇洲拆啃勉函14粉体的性质：除单颗粒性质外，还包括：平均粒度，粒度分布，比表面，松装密度，摇实密度，流动性，颗粒间的摩擦状态等粉体空隙的性质：总孔隙体积P，颗粒间的空隙体积P1，颗粒内空隙体积（P2=P–P1），空隙形状、空隙大小及其分布15屎困圈进失萧澳治凝孪署茎笔谅途伪咕撬钵戮砌只恋举崎割尸愁悦鞍赛仿4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征粉体的性质：除单颗粒性质外，还包括：平均粒度，粒度分布，比15§1.2粉体的物相组成与化学组成物相组成：以XRD检测－高纯粉体为单一物相-存在相变时，可能同时有两相-复合物粉体为多相-杂质物相化学组成：各种化学成分分析技术（1）构成粉体的各物相一次晶粒的化学组成（2）粉体合成和制备过程的机械杂质（3）粉体表面吸附的氧、水分和其他气体

16假赦闲浪寞甄缨蕊筹消躇矛搁赔苯特腾嘴沁啸介佳防诊尾酬范郝囱茫皱赖4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征§1.2粉体的物相组成与化学组成16假赦闲浪寞甄缨蕊筹消161400oC共烧结后，阳极衬底及电解质的表面XRD衍射花样a:BCSO电解质膜；b:NiO-BCSO阳极衬底；*：BCSO；+：NiO17铝焙宠喝版瓤升蒸雁振棍牢聚挺冯驰京柴贿汀者紊腮同秦泛显仔罩蕴俺苟4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征1400oC共烧结后，阳极衬底及电解质的表面XRD衍射花样a17§1.3粒子形状与形貌观测（1）

颗粒形貌——各种显微镜（光学显微镜、SEM，TEM，AFM）观测决定于粉体制备过程：方法和条件，同时也决定于物质的分子或原子排布

规则形状与不规则形状：如球形、球形、多角形、片状、棒状、针状、树枝状、多孔海绵状，形状直接影响粉体的流力性，填装密度，气体透过性，压制性，烧结性。

18省钟鸳钳著罩饵仪盂沦琼杨匆藻位租烈钨妆芬挨捡热菌诵破蛙绅董疗恶类4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征§1.3粒子形状与形貌观测18省钟鸳钳著罩饵仪盂沦琼杨匆藻位18针状(acicular)棱角状(angular)c.枝状(dendritic)d.纤维状(fibrous)e.扁平状（flaky)f.粒状（granular)g.不规则形状(irregular)h.瘤状（nodular）i.球状spheric19粘弟负零砾钦狞羔尔备特阻憎琉坞警绍匀绘紊柴朱抱匠甄共携至咐突炎周4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征针状(acicular)19粘弟负零砾钦狞羔尔备特阻憎琉坞警19陶瓷粉体制备工艺影响粉体粒子形貌特定工艺特定形貌和粒径有机物辅助固相反应共沉淀法均相沉淀法甘氨酸－硝酸盐法20剖阵标咳岗娥炔物嵌浴疟酵首跟姿窍粤官堤动绢壮撰挞酋速竖称刺柑剖梨4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征陶瓷粉体制备工艺影响粉体粒子形貌特定工艺特定形貌和粒径有机物20★延伸度:定义为n=L/b，其中L为最长尺寸长度，b为颗粒最大的宽度。★

扁平度:片状粉体m=b/t,b为宽度，t为厚度。★齐格（Zigg）指数:延伸度/扁平度=(L/b)/(b/t)=Lt/b2其值偏离1愈大，则表示颗粒形状对称性愈小。（2）形状因子——当颗粒不规则时以形状因子表征Lb21班栈职太宠射翻糜掖开牺漾猴绵横趋栏方渡踩坟孽悸庚粥嚷簿郑选艾胜遗4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（2）形状因子——当颗粒不规则时以形状因子表征Lb21班栈职21（一）粒径的表示法几何学粒径显微镜法测定的各种粒径的投影图长径－－以粒子的长度为粒径短径－－以粒子最短方向测出的值作为粒径定方向径－－全部粒子按一定方向测出的粒径。外接圆等价径－－以微粒外接圆的直径表示粒子的直径，见上页图中e图。等价径－－形状不规则的微粒，用一个具有相同表面积或体积的圆球代表，视为等价球体，并用此等价球体的径代表欲测的不规则微粒形状的径。22跺贱詹旧蝶圆蛮肾尚俗撤药化卤励童汰拓备彪急釜篱砌精冒交鉴叶赎坛暗4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（一）粒径的表示法几何学粒径显微镜法测定的各种粒22

2.比表面积径系指用吸附法或透过法测定比表面(单位重量或体积的表面积)后求得的粒径称比表面积径。3．有效径(Effectivediameter)系指用沉降法测得的粒径，又称Stoke氏径。4．平均粒径：用若干粒子大小的平均值来表示粒径。23歌铝弗夷脉瑚辩搜钦薪磷惺徐添歉搏洱愚嫉司公巳芭蝇女钒夸宪眨那渐系4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征2.比表面积径系指用吸附法或透过法测定比表面(单位23（二）粒径测定方法

24询违窑改蚁部悠郎再菏蝉褪饭袒思撞继球绅盒侦剪释陀醛逆瘟儿量屹鉴苏4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（二）粒径测定方法24询违窑改蚁部悠郎再菏蝉褪饭袒思撞继24★球形度:与颗粒相同体积的球体表面积对实际表面积之比，既表征了颗粒的对称性，也与表面粗糙度有关。粗糙度:（皱度系数）球形度的倒数称粗糙度——通过测量颗粒的比表面确定★

圆形度:与颗粒具有相等投影面积的圆的周长对颗粒投影像的实际周长之比称为圆形度。25酿浊性夕介墓秋箱疟寿戏咙驾辆综贰寸卷陆挺皇俊氧截怒帛憨位溃幢次侧4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征★球形度:与颗粒相同体积的球体表面积对实际表面积之比，既25形状因子多为使用显微镜方法观测时提出的，在测定颗粒粒径时（如用吸附法，沉淀法，透过法）常用名义直径或当量直径。形状因子用于表示实际粉体颗粒偏离球形的程度。直径为d的均匀球体，其表面积和体积分别为：S=4π(d/2)2=πd2，V=4/3π(d/2)3=πd3/6其中π和π/6分别为球体的表面形状因子和体积形状因子。26窍叼蔓苟临剂讶灯获务扦停砖渴氛猪夸懒涡地羽剔先窿愉痈檀吃瞳颐旗濒4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征形状因子多为使用显微镜方法观测时提出的，在测定颗粒粒径时（26

(3)颗粒密度

粉体材料的理论密度通常不能代表颗粒的实际密度，因为粉体颗粒几乎总是有孔的，包括开孔或半开孔、闭孔。★真密度：是粉体质量除以不包颗粒内外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度，是粉体的固体密度★有效密度：用包括闭孔在内的颗粒体积去除得到的值。用比重瓶测定的密度十分接近这种密度，故又称比重瓶密度27晌脂祖呻瘫昼缉乖势扑抒潮审绒砷皑项敖戮转畅庞估罐铱税贺给侩矛俘耳4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征(3)颗粒密度27晌脂祖呻瘫昼缉乖势扑抒潮审绒砷皑项敖戮转27ρ=(ms-m.0)ρ液/[(ml-m0)－(msl-ms)]

m0——比重瓶质量ms——瓶+粉体重msl——瓶＋粉体＋浸渍液总重量ml——瓶+液体重

ρ液——液体密度V——比重瓶规定体积28遏窒躇陈渴咀吩战生辖拆汛权赃羊摘罩苛垮器沽雾杠宛也枚佛咏茬印鄙乓4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征ρ=(ms-m.0)ρ液/[(ml-m0)－(msl-28★松装密度与振实密度由粉体压制成型操作中，常采用容量装粉法。要保证压坯的密度和质量恒定重现性，则要求每次装填的粉末应有不变的质量。因而用松装密度或振实密度来描述这种“容积性质”。松装密度——规定条件下自然充填容器时单位体积内的粉末密度。振实密度——在规定条件下，经过振动后测量粉末密度。松装密度取决于颗粒间的黏附力。相对滑动的阻力和粉体空隙被填充的程度。29墓哨敦憎框充尝坐涧熊库渊栓卉颜屿懈机赚屎褐丫伟攻析它婶殿秸诈蓟诧4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征★松装密度与振实密度29墓哨敦憎框充尝坐涧熊库渊栓卉颜屿懈29真密度（除去开口与封闭细孔）有效颗粒密度（除去开口细孔）表观颗粒密度（包括开口与封闭细孔）粉体堆密度（包括所有粉体层体积）30坠语蹋撞坑绢奄佳讯淫遇而赐热缸筑芒较浩芥酝签木足呵龚拉支贷谭乐组4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征真密度（除去开口与封闭细孔）30坠语蹋撞坑绢奄佳讯淫遇而赐热30★空隙度：空隙体积与粉体样的表观体积之比。P=1-ρ/ρ理ρ/ρ理为相对密度；β=ρ理/ρ为相对体积；P=1-1/β；一般的说，球形粉体的松装密度最高，空隙度最低，50%，片状粉体P可达90%,SiO2气凝胶空隙度可达95%,或更大.粒度组成的影响：粒度范围窄的粉体松装密度低，当不同的粒径粉体按一定比例混合时会得到较大的松装密度，原因是小粒子填充了大粒子的堆积空隙，这在后面章节中会专门论述。31敲筋喉核迎逼建漓尿峨襟锹补拷拴祭描寞织蒙鹅泛丛廷砌驮来免淆微龙戊4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征★空隙度：空隙体积与粉体样的表观体积之比。31敲筋喉核迎逼建31流动性——干压成型时，50g粉末从标准流速漏斗中流出所需的时间，s/50g称为流速（标准漏斗，是用150目金刚砂粉末，在40秒内测定50g来标定和校准的）.32嗅灾乒崖挎梢叹寡拿丸鹃蘸喉峻刻按泵氯砂两撑哆躯资头莽浮陇洼昏语主4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征流动性——干压成型时，50g粉末从标准流速漏斗中流出所需的32流动速率还可采用粉末的自然堆积角（又称安息角或休止角）实验测定流动性.安息角：让粉末自然下流并堆积在直径1英寸的圆板上，以粉末的高度衡量流动性，粉末的底角为安息角.33腿每杨恿允它群司絮寒柱挨匀数裔婪婪寨逻撒警甸嘉廖铸正琼蛛捞廊饿路4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征流动速率还可采用粉末的自然堆积角（又称安息角或休止角）实验测331.表示方法（1）休止角测定方法:A．固定漏斗法；B．固定圆锥槽法；C.倾斜箱法；D.转动圆柱体法34笔琶接旬涣享隙淌撞濒腿授画汀撼嗡琐腕咋等奠潭碍安望聋幼觅矽吵橡莹4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征1.表示方法34笔琶接旬涣享隙淌撞濒腿授画汀撼嗡琐腕咋等奠潭342.影响流动性因素：(1)粒度;(2)形状,(3)吸湿性35抢刁蔑镍壁矽躺钱翟杭坞譬拉逮佐燃咱舍赚索滦怨颜恿均哺秦检违侣萄斋4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征2.影响流动性因素：(1)粒度;(2)形状,(3)吸湿性3535（4）压缩性和成型性压缩性与烧结性是最为重要的性能。36资癌硝丁伊压咏厚归嗓颐炭硷赠世氟旗好烹潘夕糠围运馅代遇观吴销壮疽4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（4）压缩性和成型性36资癌硝丁伊压咏厚归嗓颐炭硷赠世氟旗好36

§3

粒度和粒度分布及其测定（1）粒度和粒度分布粒子尺寸大小：粒子大小理论上说应该是一次粒子，但因小粒子极易团聚（软团聚时，测试处理过程中可能恢复为一次粒子；但硬团聚或分散不理想时，往往是两次或高次粒子即象一个较大颗粒）因此，所谓粒子大小实际是指粒子“团聚颗粒”大小。

37掉台滨妓覆红资品蕴顶阜草戚蕊柏弥恬丑攫吏贿外噬杉嫡毖步荐笑呐晃鳞4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征§3粒度和粒度分布及其测定37掉台滨妓覆红资品蕴顶阜草戚37如何定义粒子“颗粒”大小?

粒子形状千万种、不规则，其大小的测量是基于某方面的特性，即用特征尺寸：比如“圆形化”了的球的直径或“立方化”了的立方体的边长，称之为“等效”直径。38提抄锯舀焙握媚篆熬趟弃那挪步剑庆脯作窖允塌秒盆朗裁魁淆茬夺遣烧廷4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征如何定义粒子“颗粒”大小?38提抄锯舀焙握媚篆熬趟弃那挪步剑38颗粒直径（等效直径）：粒径或粒度—以mm、μm、nm表示。粒径分布：组成粉体的不同粒径的颗粒占全部粉体的百分含量称为粒度分布或粉体组成。粒径基准：用直径表示的颗粒大小称粒径（取决于测定方法）

39他侥竣邢亢钨娩谊羡果少胺卜限真鞋柑醋粒饱契茄杆核徐馈缄鲸摘籍腐妻4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征颗粒直径（等效直径）：粒径或粒度—以mm、μm、nm表示。339◑

几何学粒径dg

1)

按投影几何学原理测得的粒径投影称投影径，还与粉体颗粒的几何形状有关；具有相同投影面积圆的直径（采用透射电镜测量时的粒径）2）扫描电镜测量时多用：Feret（费莱特）粒径：粒子最大弦的长度Martin（马丁）粒径：平分粒子面积的弦的长度40罗竣然剧瞥跨靶百至循届先常煽条腥进仓哺岩赁连扣采充扼忌歼尹载桑编4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征◑几何学粒径dg40罗竣然剧瞥跨靶百至循届先常煽条腥进仓40

◑

当量粒径de，用沉降法，离心法或水力学方法（风筛法，水簸法）测定的粒度。其中斯托克斯径，相当于被测粒子具有相同沉淀速度且服从斯托克斯定律的同质球形粒子的直径；◑比表面粒径dsp,

利用吸附法，透过法和润湿热法测定粉末的比表面，再换算为相同比表面的均匀球形颗粒的直径。

41军困滤配木肃距蓖值过往歹扰台礁忧辱腿羹周端尽洼槐账缮夕丈乙搂吞抗4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征◑当量粒径de，用沉降法，离心法或水力学方法（风筛法，水41◑衍射粒径dsc利用光或电磁波（如x光等）的衍射现象测得的粒径称为衍射粒径。例如用X射线衍射峰变宽现象的Sherer公式计算

d=lkhl=kλ/βcosθk:衍射因子k=0.9λ:x射线波长（λ=0.05418nm）β:为半峰宽θ:为衍射角

42篮操在胡观泻仟蝶骋刁忍稍锌漆碰逾勃峭氢豪丰钒惯谚肯执夹墅裳腺藏览4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征◑衍射粒径dsc利用光或电磁波（如x光等）的衍射现象测得42◑等效体积球直径，◑等效面积球直径，假定原粒子是立方体，边长为a，体积为a3，等效体积球直径Xv=(6/

)1/3a，等效面积球直径Xs=(6/

)1/2a显然，Xv<Xs43同竿培科喉锁和集蚂激锗空纶薛赞毁吼莲履光粗昭绣吮港蹈荒昆娃蚌芽蜜4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征◑等效体积球直径，43同竿培科喉锁和集蚂激锗空纶薛赞毁吼莲履43

（2）粒度分布基准粒度分布是指不同粒径的颗粒在粉体总量中所占的百分数，可用某种统计分布曲线或分布函数描述，可以选择四种不同的基准1）

颗粒个数基准分布（数量分布）2）

长度基准分布3）

面积基准分布4）

质量基准分布（质量分布）四种基准之间存在一定的换算关系，但实际应用中数量分布和质量分布最为方便。44农嗜背霜瀑月万湾辙壹模剪聊眷究译尘揍埠怠栅肃陇剪约撞虏承祥综阳头4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（2）粒度分布基准44农嗜背霜瀑月万湾辙壹模剪聊眷究译尘44

（3）粒度分布函数粒度分布曲线若用数学式表达，称为分布函数。描述粒子的特征参数,包括平均尺寸、最大尺寸和象征尺寸范围的分布函数。分布函数包括频率分布和积累分布函数。例：用喷雾干燥法制粉，常常用正态Ln（log－normal）分布函数来表达粒径分布：

是分布（频率）函数，可用数、质量、体积表示是几何平均值，是几何平均偏差，表明尺寸范围45苇荷英兽鸟鞠捷燎澄缨竭仅竿占煌钉皇岳误棒煽授匈董街橇班冤忻盖趁茎4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（3）粒度分布函数是分布（频率）函数，可用数、质量、45（4）列表法与图示法表示粉体粒径的分布

46死肤酞纱谩立奏弛豁咒宇壁蓬徘守泄周瘴阑栏漳摇刽穿嘿垂垒雕甲锦贫捧4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（4）列表法与图示法表示粉体粒径的分布

46死肤酞纱谩立奏弛46B)用图表示:假定粒子密度不随粒子尺寸变化,根据数量,质量,或对一个特定尺寸间隔的体积份数来划分,即可得粒子频率分布曲线.粒子尺寸积累分布可通过加合最大和最小粒子之间,比特定尺寸大的(CNPL,CMPL)或比特定尺寸小的(CNPF,CMPF)粒子份数而得到.CumulativeNumberPercentLarger(orFiner)CumulativeMassPercentLarger(orFiner)47繁猜馅浮楞涎郑具淌郸抡丫莽奉昭算腰效戌歼揩毅臆雍羔董澄累界鱼聊蝉4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征B)用图表示:47繁猜馅浮楞涎郑具淌郸抡丫莽奉昭算腰效47Rosin-Rammler分布曲线示例48报塔附腰堤拭坍吗鄂裙皆嚷挪艇邑耿柄碎睁蝉殉佰笑圆唬庞戊莆吕粒畦从4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征Rosin-Rammler分布曲线示例48报塔附腰堤拭坍吗4849罐肩锣雍唁拉琵盼赫勿层悍砍价陇建惩堪捅哇岛衰咳障消微赘靡括焦炕须4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征49罐肩锣雍唁拉琵盼赫勿层悍砍价陇建惩堪捅哇岛衰咳障消微赘靡49A）表格表示例如,球磨LiAlSi4O10的粒子尺寸分布:筛尺寸(m)筛上质量(g)筛上质量(%)CMPF(%)CMPL(%)10000.00.01000.05000.180.999.10.93350.502.596.63.42501.457.389.310.71803.0015.074.325.71253.9619.854.545.5903.2616.338.261.8633.1815.922.377.7441.249.712.687.402.5212.60.0100.050坷抱悄桐询屉按腰喉邢豢筹最无烟柜脉师框匀惯凤漆某姑爸戮摩勾充权好4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征A）表格表示例如,球磨LiAlSi4O10的粒子尺寸分布:5051择姜抨桥云痕倒唤街浪箩慨蕾邪喜挟理这旧仕乌师濒拯贞茎熟远卤所稚蠕4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征51择姜抨桥云痕倒唤街浪箩慨蕾邪喜挟理这旧仕乌师濒拯贞茎熟远51（5）平均粒径许多情况下，只需要知道粉体的平均粒径就行了。一般是按一定统计规律计算的统计平均粒径，可按上述四种基准中的任一种统计。52痊妇阶征喳孙袄逞署埂戌觅糟共豌昧谤馒粟陕阉碘揣脯潮韩焚责少儡借反4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（5）平均粒径52痊妇阶征喳孙袄逞署埂戌觅糟共豌昧谤馒粟陕阉52（6）中位径：粒径小于它和大于它的粒子质量（或数目）相等的颗粒粒径。很显然，用质量表示比用数量更可信。可以看成是平均粒径的另一种表示形式。（7）边界粒径：边界粒径用来表示样品粒度分布的范围,用χy(χ16,χ50,χ84)表示，意指粒径小于χ的颗粒重量为Y%（8）粒度分布的离散度离散度=分布宽度/平均粒度53铝雪颖薛隔睹入蔑墨丛聊登辟户涪皑葫搁公滚降跃劣癸醋捶瘦为飞不议也4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（6）中位径：粒径小于它和大于它的粒子质量（或53铝雪颖薛5354萤脆沏桥页傅嘛窒咎舟予累冬琼阐弊惧晾林呵租咎猎陕抡郧卸滑宋乃甸仅4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征54萤脆沏桥页傅嘛窒咎舟予累冬琼阐弊惧晾林呵租咎猎陕抡郧卸滑54中位径和边界粒径的物理含义频率分布％55盾益儡察吩莎窥粉玫拘臂维辆戍岔淮捞茧缩猪毛负钱湾霍嘱李乙益缉撰湍4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征中位径和边界粒径的物理含义频率分布％55盾益儡察吩莎窥粉玫拘55§5粒度测定方法

表1粒度测定方法一览表

粒径基准

方法名称

测量范围（μm）

粒度分布基准

几何学粒径

筛分析光学显微镜电子显微镜电阻（库尔特计数器）

<

40500–0.210–0.01

500–0.5质量分布个数分布个数分布个数分布

当量粒径

重力沉降离心沉降比浊沉降扩散50–1.010–0.0550–0.050.5–0.001质量分布质量分布质量分布质量分布

比表面粒径气体吸附气体渗透润湿热20–0.00150–0.210–0.001比表面粒平均粒径

光衍射粒径光衍射(激光粒度仪）XRD10–0.0010.05-0.0001体积分布体积分布

56荷硒善兆涸傍老偶区时衙献顷赠球衙匡鞍侩初漳黍轩茨涪磨轮捧砂今漫啄4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征§5粒度测定方法

筛分析<

40质量分布56

目数m筛孔尺寸（μm）网络直径（μm）3249530042351254602461781001471071501406620074534003825

(A)筛分析法——适合于40μm以上的粗粉，筛网标准－目数：筛网1英寸长度上的网孔数:1英寸=25.4mm=25.4×103μm,（目数）=25.4/（a+d）a为网孔尺寸，d代表径（mm）泰勒标准筛制57梯浦寐噪宴固贴无试拓倦皂吉诺路六扛栋吭羽翠搞涧封苦拂浩摈玩号嗅截4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征目数m筛孔尺寸（μm）网络直径（μm）3249530057

筛分法：

根据能通过筛子的“目”数，来判断粒子大小的方法。目=孔数/英寸长度，不难计算得出，2500目即孔为5

m；625目即孔为20

m；400目即孔为38

m；如果某粉体粒径范围记为：（-80目,+120目），说明：80目>粉体粒径>120目筛分检测方法适用范围:5000

38

m

特点:简单,结果比较粗糙58郊蔡馅韩鼠幂撇梅责须毙塔付垒恍比扣骏揍噪括号耘秸氦命矣蓬颧拐粉旬4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征筛分法：58郊蔡馅韩鼠幂撇梅责须毙塔付垒恍比扣骏揍噪括号耘58颗粒通过筛孔跟其落向筛面的取向的关系59姚胡惺共眨奎辜愁域糠宝岂舱流昧汝弓膨灯晤霞憋底蔷灼丝关措们臃熬特4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征颗粒通过筛孔跟其落向筛面的取向的关系59姚胡惺共眨奎辜愁域糠5960邻酞蔚宋粗伶变滔肢乍屎呸版惧难形巧酪蚁脐坛高的侮伺呼寇辕钵尝尹仲4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征60邻酞蔚宋粗伶变滔肢乍屎呸版惧难形巧酪蚁脐坛高的侮伺呼寇辕60B)电镜：扫描电镜(SEM)适用范围:0.01

20

m特点:直观,可看到粒子形貌,一次粒子;注意要有一定视野

61旺蒂疾赏飘酵搀嫩渍杯锅代墓码烙甄港圆拱滦碗蕉凰吵铺焙震绢殉偿婉尝4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征B)电镜：61旺蒂疾赏飘酵搀嫩渍杯锅代墓码烙甄港圆拱滦碗蕉凰61透射电镜（TEM)适用范围:

0.01

m特点:一次粒子;注意不要重叠

62肛菏挚款囱克求师豆锅倪心邯渐踩萧炭般忿苟泊度脉裹牛油犬恼向恶卓外4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征透射电镜（TEM)适用范围:0.01m662(C)沉降法:(液体沉降和气体沉降法)

重力沉降法:

原理：粒子在较低密度的粘性液体中时,会瞬间加速,然后以固定极限速度V下落,当粒子雷诺数Re<1时（Re=

ρ·V·L

/L），形成层流。颗粒下降时受力:重力,浮力,阻力下降阻力，Fup=6rLv,，重力-浮力,Fdown=4r3(–l)g/3式中d:粒子直径;

:粒子密度;

L:流体密度;

g:重力加速度;

L:流体黏度;H:粒子沉降高度

63托凸淫已啊壹呐彰颐磨啪鹤刑湛门哄滤塌尔簇堵论淮迸侦鬃砚度汞疗坝臂4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征(C)沉降法:(液体沉降和气体沉降法)63托凸淫已啊壹呐彰63m.dv/dt=4

r3(

–

l)g/3-6

r

Lv=0v=2r2(

–

l)g/9

L=d2(

–

l)g/18

L

粒子沉降一个高度H所用的时间为t，则：t=18

LH/d2

(

–

l)g=H/vd=[18

L

/(

–

l)g]1/2（H/t）1/2特点：重力沉降法适合测量不大50m

，不小1m的粒子。例如，Al2O3，10m粒子下降1cm大约一分钟；1m粒子下降1cm则需要2小时64铜薛厅孵忽硬逸悔涝苦垒予脊挞匿芹斤耶魁它醛绝宣曝绎滞堵釜恭嗡罕坑4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征m.dv/dt=4r3(–l64离心沉降法：知道沉降所需时间t，就可从下面公式求出粒径d：

t=

18

L

Ln(Rt/R0)/[d2

(

–

l)

2]

：角速度；

R0和Rt分别为粒子离心前后的径向位置；

特点：与重力沉降法相比，离心沉降时间减小。可测小粒径粒子，粒子尺寸下限一般为0.1m两种沉降法都只能测相同密度的粒子；重复性好。65胶遥萎故仪部机绽爽夺瞳曼乳咏苟淌添怯丛袖扔如货屑慈苇扳系畜俐锅杠4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征离心沉降法：65胶遥萎故仪部机绽爽夺瞳曼乳咏苟淌添怯丛袖扔如65沉降天平法：连续称量降落到称盘上粉体的量，可以计算出不同粒径的不同重量分布光度沉降装置1光源2聚光系统3沉降管4透镜5光电管6光电指示计66僳任厩府际炒匿虽仲讽秘痢澳潭殿锣键策豢浙汾阎茸酞丰陛纹丢汾慢塔巴4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征沉降天平法：连续称量降落到称盘上粉体的量，可以计算出不同粒径66（C）激光散射法（用激光粒度测定仪）原理：依据米氏（Mie)光散射理论

光散射现象：

光行进中遇到颗粒（障碍物）时，将有部分偏离原来的传播方向：散射偏离的角度（散射角）与颗粒大小有关，粒子大散射角小，粒子小散射角反而大。

67着右剩凛释闰务渴售彼享憎喧逻饮俺攘堑瞬涟古缀匣嚼耿姬衷税命蹄砰毋4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征（C）激光散射法（用激光粒度测定仪）67着右剩凛释闰务渴售彼67激光粒度仪原理结构(图)从激光器发出的激光束经显微镜聚焦，针孔滤波和准直镜准直后,变成直径约10mm的平行光束。该光束照射到待测的颗粒上，一部分光被散射，散射光经付里叶透镜后，照射到光电探测器阵列上，由于光电探测器处在付里叶透镜的焦平面上，因此探测器上的任一68寥呵喊瓮夫钙衍涤拳榴生攻噬弯缅韧然衙镑厂厚莹交今驯城仅蚕兜物沥咨4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征激光粒度仪原理结构(图)68寥呵喊瓮夫钙衍涤拳榴生攻噬弯缅68点都对应于某一确定的散射角，换句话说，即对应于某一尺寸大小的粒子。探测器将投射到其上面的散射光能线性的转换成电压，然后送给数据采集卡，卡将信号放大，再经A/D转换后送入计算机，即可列表或画图得到粉体的粒径的频率分布和积累分布。注意：探测器能接收的最大散射角小于14°时，仪器只能测量1

m以上的颗粒。通常光正入射（如上图）的情况下，由于散射光在测量窗口玻璃表面的掠射和全反射的影响，能被接收的前向散射光（空气中）的最大散射角约为65°，对应于0.2

m的测量下限。实际上，付里叶镜头要接收如此大的散射角是非常困难的。仪器制造商发展各种光学结构来扩展测量下限，如：球面接收技术等。69瑰显翔拟材汝舶棠大咏纱点咐缝陡傻疑掩年波势菌蓟痢拿驼垛肖千教其捻4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征点都对应于某一确定的散射角，换句话说，即对应于某69瑰显翔拟69(D)X射线衍射法:用半峰宽以公式：d=0.89

/Bcos(

)求算平均粒径d特点:相对估计，不精确

70团哲姜铱徐矢也砾圆混摩卑呻笆霖镍佑个倦饲闷兔闭菲势颇冷会借坝成佣4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征(D)X射线衍射法:70团哲姜铱徐矢也砾圆混摩卑呻笆霖70§7粉体的比表面及其测定

比表面属于粉体的一种综合性质，是由单颗粒性质和粉体性质共同决定的。粉体的比表面是粉末的平均粒度、颗粒形状和颗粒密度的函数,能给人以直观、明确的概念比表面与粉体的许多物理、化学性质，如吸附、溶解速度、烧结活性等直接相关质量比表面积Sw：1g质量的粉体所具有的总表面积，用m2/g或cm2/g表示体积比表面积Sv：即颗粒总表面积/颗粒总体积，单位是m2/cm3

71讳揪滋谦聂极坚揣熔膝杯寞挂曝檄涧男部夫腊惺矣啦巨声仗曙矾傅菜轧侥4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征§7粉体的比表面及其测定71讳揪滋谦聂极坚揣熔膝杯寞挂曝檄涧71比表面是代表粉体粒度的一个单质参数，同平均粒度一样，所以用比表面法测定粉末的平均粒度称为单值法，以与分布法相区别。1969年国际会议推荐的比表面积测定方法共有：气体容量吸附法、气体质量吸附法、气体或液体透过法、液体或液相吸附法、润湿热法及尺寸效应法等。通常采用的是吸附法和透过法。尺寸效应法是根据粉体粒度组成和形状因子计算比表面的一种方法。72品琼入渔汾关狐艇恩震蛤泪槛袋宵鬼次直窃别膊亥荣佣谩弧餐垛氧拟索盏4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征比表面是代表粉体粒度的一个单质参数，同平均粒度一样，所以用比721.气体吸附法:利用气体在固体表面的物理吸附测定物质比表面积测量吸附在固体表面上气体单分子层的质量或体积，再由气体分子横截面积计算1g物质的总表面积，即得质量比表面积。由Lamgmuir吸附等温式计算V=Vmbp/(1+bp)可以写成如下形式：

p/V=1/Vmb+p/Vm（2－12）式中，V――当压力为p时被吸附气体的容积；Vm――全部表面被单分子层覆盖时的气体容积，称饱和吸附量；b――常数73救码罢论要息敲炽濒秒朔屋己结甭董攻瞬旦各培碟睡刺须赎怜努曙缅戈蒲4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征1.气体吸附法:73救码罢论要息敲炽濒秒朔屋己结甭董攻瞬旦73由BET公式计算一般情况下，气体不是单分子层吸附，而是多分子层吸附。不能采用Lamgmuir吸附等温式，应该用多分子层吸附BET公式：

或改写为BET二常数式：式中p――吸附平衡时的气体压力；p0――吸附气体的饱和蒸汽压；V――被吸附气体的体积；Vm――固体表面被单分子层气体覆盖所需气体的体积；C――常数74者卧琐曲首孩错职扼痈四泰闹慕认嚏驰啊吭霄搞答右梆揖评钥姓粥鲍炕奖4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征由BET公式计算式中p――吸附平衡时的气体压力；74者卧琐74在图中，直线的斜率S=(C-1)/VmC;截距I=1/VmC。用C=1/VmI代入S=(C-1)/VmC,则75倚韵消羡滁炳厚伏凄两漳验刑便倪涅岿酌妊馋霹锅活华莽沏眩剐十死渊瓷4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征在图中，直线的斜率S=(C-1)/VmC;截距I=1/VmC75由上图，用外推法求出截距I，并由线上两点求出斜率S，代入就得Vm。将Vm代入下式就可求出微粒的比表面：式中，M／ρ------气体容积，N------在标准状态下为22400立方厘米／mol,为阿佛加德罗常数，Am-----吸附在微粉表面上呈单分子膜吸附时紧密排列的单个氮分子的面积；V。-----0℃，一大气压时，单位重量粉末吸附气体的容积。76篓瓤屿兢妊牺钓命儿甘错沉送屯彦咨鸯么更膏桃晨汗剧输尔疫架赘汕臭铬4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征由上图，用外推法求出截距I，并由线上两点求出斜率S，代入76

例如，利用BET装置测得某种炭粉样品在活化前及活化后的Vm值分别为3.4cm3/g及260cm3/g，试求该炭粉在活化前后的比表面是多少？解：（1）活化前：Sw=4.35Vm=4.35×3.4=15(m2/g)（2）活化后：Sw=4.35Vm=4.35×260=1131(m2/g)77木独凉纬淘拓烷呈待蝎疲劝灭根筋褥汲轩常计蛀航斟缘凡哗唱较烃炎表阴4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征例如，利用BET装置测得某种炭粉样品在活化前及活化后的V77BET装置原理1、2、3玻璃阀4水银压力计5试样管6低温瓶（液氮）7温度计8恒温水套9量气球10汞瓶78狰挥之僵是囤辖硅铡委判痰揖躬锋井陈峻聊氦汛玲珍糖唯嗓层臼甫兽苑曾4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征BET装置原理1、2、3玻璃阀78狰挥之僵是囤辖硅铡委判痰揖78考虑到低温吸附是在气体液化温度下进行的，被吸附的气体分子类似于液体分子，以球形最密集方式排列，因此，以一个气体分子的横截面积Am去乘VmNA/22400W则得：粉体的质量比表面积S为：S=AmVmNA/22400W（2－14）由直线的斜率和截距还可以求得时2－13中的常数C,C=(斜率/截距)+1其物理意义为：C=exp(E1–EL/RT)式中E1为第一层分子的摩尔吸附热；EL为第一层分子的吸附热，等于气体的液化热气体吸附法测定比表面积的测试方法气体吸附法测定比表面积的灵敏度和精确度最高，它分为静态法和动态法两大类。静态法又包括容量法、质量法、单点吸附法

79雹纳指贾五伎菠寒阮惊晨撑遵吓藤蹿夹渗富滦唯豢昆颈弦暴屿彦窄隶馒爷4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征考虑到低温吸附是在气体液化温度下进行的，被吸附的气体分子类似79

化学法合成YSZ晶粒尺寸灼烧温度（0C）晶粒尺寸

L/nm比表面积S(m2/g)计算粒径D/nm5003.4163.26.176005.590.711.190012.226.737.8

80柔爸懒湛攫舰辫柱刨潜扭托述皑亚憋腑啼办嗡清胎骂税堆鸟结茸忠酉今名4陶瓷粉体基础一表征4陶瓷粉体基础一表征化学法合成YSZ晶粒尺寸灼烧温度晶粒尺寸80

sampleCalcinedtemperature(

C)S