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密度為.陶瓷特性中更加常被測定的性質,可做為燒結體致密化程度的依據。
通常可分為四類:
(1)理論密度(Theoretical Density, or True Density)。
(2)體密度(Bulk Density)
(3)視密度(Apparent Density)
(4)相對理論密度(Relative Theoretical Density)。
分述如下:
(1)理論密度:
理論密度又稱真密度,為粉末中每顆粉體完全沒有孔洞(Pore)時的密度。實際上如粉末系由單一礦物相所組成,則粉末的理論密度可視礦物單晶的密度,可直接由晶體結構推算而得。例如藉由x-光繞射圖求出各晶格常數及晶體構造,然后計算理論密度ρth。
材料的分子量×單位晶格所含之分子數量 M×Z
ρth=------------------------------------=-------------- g/cm3
單位晶格的體積×常數 Vo×N
(2)體密度:
一般所稱的體密度,指的是計算密度時,體積(分母)部份的計算將封閉孔洞(Closed Pore)和開放孔洞(Open Pore)一并計入的密度。也是幾種不同定義之密度中,量得之數值更加小者。其測定方法通常有兩種:
1、阿基米得式液體媒介法:
若相對理論密度(體密度/理論密度)大于95%,則適用水媒介法。
樣品在空氣中干重 樣品在空氣中干重×水密度
ρb=------------------= -------------------------------
樣品的體積 樣品在空氣中飽和水重-樣品在水中重
Wa×ρ1
=----------- g/cm3
Wb-Wc
2、封蠟法:若相對理論密度(體密度/理論密度)小于95%,則以蠟封法較佳。當尺寸大,孔隙大且多,則以蠟封法較合適。
在封蠟法有兩種計算法:
A、所表示的做法是樣品外部涂上蠟。所以要扣除外部蠟體積。
Wa
ρb=-------------------------------- g/cm3
((Wb-Wc)/ρ1)-((Wb-Wa)/ρwax)
B、當使用熱烘槍或大型燈泡照射時,外部多余的蠟受高溫的影響,幾乎沾在外部的蠟都已除去或滲入。假如是滲入那就和飽和油法的道理是相同的。
所以封蠟法另外一個程序
W1×a1
體密度=----------
W2-W3
(3)視密度(濕密度):
視密度是不含開放孔洞但含封閉孔洞之密度值。因此也是密度數值介于體密度與理論密度間的密度。更加常用的測試法是以水為媒介的阿基米得式法,在測密度之前務必將試片放入水中加熱將水煮沸,或經真空抽氣處理(體密度測試亦相同)。以將開放孔洞內之氣體趕走,使水將之充滿。或添加少許潤濕劑(Wetting Agent)于水中,以阻止在測試時氣泡附著于粉體上誤差。
Wa×ρ1
ρap=------------ g/cm3
Wa-Ww
(4)相對理論密度:
相對理論密度ρre為體密度ρb與理論密度(ρth或T.D.)之比值,可表示為:
ρb
ρre=----------------
ρth
一般用百分比表示,稱為百分比理論密度,如95% T.D. (理論密度)。
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