燒結(jié)金屬多孔材料性能檢測(cè)

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1、第二章燒結(jié)金屬多孔材料性能檢測(cè)燒結(jié)金屬多孔材料廣泛應(yīng)用于過(guò)濾與分離、氣體分布、消聲、阻燃等領(lǐng)域。使用目的不同，性能表征方法不盡相同。即使同一種多孔材料的同一個(gè)性能，也會(huì)因?yàn)闄z測(cè)方法的不同產(chǎn)生較大的結(jié)果偏差，對(duì)使用者及設(shè)計(jì)者帶來(lái)許多不便和誤解。因此，了解多孔材料性能的檢測(cè)方法及性能表征方法，結(jié)合使用情況，選擇適合的檢測(cè)方法來(lái)評(píng)價(jià)多孔材料的性能，對(duì)多孔材料的設(shè)計(jì)、應(yīng)用都會(huì)帶來(lái)很大的好處。燒結(jié)金屬多孔材料的性能一般分為結(jié)構(gòu)特性和應(yīng)用特性。結(jié)構(gòu)特性是材料本身所固有的物理性能，主要包括孔隙度、密度、比表面積、孔徑、孔徑分布、流體滲透性能、強(qiáng)度等。應(yīng)用特性包括過(guò)濾性能、熱傳導(dǎo)性能

2、、吸聲性能等。2.1密度、孔隙度、開(kāi)孔率的測(cè)定2.1.1直接測(cè)量計(jì)算法用量具（卡尺、千分尺等）直接測(cè)量多孔材料的外形尺寸，根據(jù)形狀計(jì)算出多孔材料的體積。稱(chēng)量經(jīng)過(guò)干燥處理后多孔材料的質(zhì)量，按下式計(jì)算得到多孔材料的密度（表觀(guān)密度）值。式中ρ—多孔材料的表觀(guān)密度，g/cm3；m—多孔材料的質(zhì)量，g；V—多孔材料的表觀(guān)體積，cm3。依據(jù)多孔材料的表觀(guān)密度，結(jié)合多孔材料基體材料的理論密度，按1.4式計(jì)算即可得到孔隙度。此方法簡(jiǎn)便、快捷，不破壞被測(cè)試的樣品。直接測(cè)量計(jì)算法只適用于外形規(guī)整多孔材料的密度、孔隙度的測(cè)量。2.1.2流體靜力學(xué)法流體靜力學(xué)法是以阿基米得原理為基礎(chǔ)度，通過(guò)

3、在液體（水或乙醇）中稱(chēng)重的辦法測(cè)出試樣的表觀(guān)體積，從而經(jīng)過(guò)計(jì)算出試樣的密度，基本的計(jì)算公式為2.1式。為了得到試樣表觀(guān)體積，在空氣中測(cè)試完試樣的質(zhì)量后，需要將試樣的孔隙用浸漬介質(zhì)（機(jī)油等）浸潤(rùn)，然后在液體中稱(chēng)重。浸潤(rùn)用油應(yīng)根據(jù)多孔材料孔隙的大小選擇，孔隙大油液粘度高，孔隙小油液粘度低?？紫督?rùn)方法分為油浸潤(rùn)和表面覆蓋兩種。油浸潤(rùn)又分為完全浸潤(rùn)和部分浸潤(rùn)兩種方法，完全浸潤(rùn)法是測(cè)試試樣開(kāi)孔率所必須使用的方法。完全浸潤(rùn)法是將試樣放入盛油的容器內(nèi)（試樣浸沒(méi)在油中），然后置于真空裝置中進(jìn)行真空處理，抽空直到油的表面不再出現(xiàn)氣泡為止。為了防止浸入的油液流出試樣，試樣需在油中保留一

4、段時(shí)間以提高油的黏度。部分浸潤(rùn)法是直接在熱油中浸潤(rùn)試樣，直到不再有氣泡出現(xiàn)。表面覆蓋法也稱(chēng)為表面涂層法。在多孔試樣的表面涂上一層薄膜，依靠薄膜的表面張力防止水浸入孔中。用于涂膜的材料有凡士林、硅液、石蠟等。首先稱(chēng)量不含油試樣烘干后的質(zhì)量m2，然后根據(jù)試樣孔隙特性選擇適合的試樣浸潤(rùn)方法，將試樣的孔隙浸漬飽和，此后取出試樣，去除試樣表面過(guò)剩的浸潤(rùn)介質(zhì)，注意防止將孔隙中的浸潤(rùn)介質(zhì)吸出而造成結(jié)果偏差。浸潤(rùn)試樣懸吊在一根細(xì)絲上，在空氣和水中稱(chēng)量試樣和絲的總質(zhì)量。在空氣中稱(chēng)量浸潤(rùn)試樣的總質(zhì)量m4，再將試樣置于水中或其它密度已知的液體中稱(chēng)量得到，試驗(yàn)用水應(yīng)進(jìn)行脫氣處理。圖2.1、圖

5、2.2、圖2.3示出了稱(chēng)量試樣的懸吊方法，測(cè)試中使用的金屬吊絲應(yīng)盡可能細(xì)，金屬吊絲的最大直徑參照表2.1。圖2.1圖2.2圖2.3表2.1金屬絲徑的參照值質(zhì)量g金屬絲徑mm質(zhì)量<500.1250≤質(zhì)量<2000.25200≤質(zhì)量<6000.40600≤質(zhì)量<10000.50測(cè)試體積減去絲的體積即為多孔試樣的體積。通過(guò)稱(chēng)量在空氣中以及浸入相同深度的水中絲的質(zhì)量得到絲的體積。為了除去附著在試樣和稱(chēng)樣裝置上的氣泡，可在水中加入幾滴0.05%（體積百分?jǐn)?shù)）～0.10%（體積百分?jǐn)?shù)）的濕潤(rùn)劑（推薦采用六偏磷酸鈉）。試樣和水應(yīng)處于相同的溫度下。通常的試驗(yàn)溫度在18℃~22℃之間,

6、水的密度依據(jù)表2.2查出。表2.2脫氣水的密度溫度℃密度g/cm3溫度℃密度g/cm3180.9986250.9970190.9984260.9968200.9982270.9965210.9980280.9962220.9978290.9959230.9975300.9956240.9973試樣體積V（cm3），由2.2式計(jì)算出，試樣密度ρ（g/cm3），由公式2.3計(jì)算出。式中ρw—測(cè)試用水或其它液體在測(cè)試溫度下的密度，g/cm3。多孔材料的表觀(guān)密度計(jì)算出后，結(jié)合多孔材料基體材料的理論密度，按1.4式計(jì)算得到材料的孔隙度。多孔材料開(kāi)孔率的測(cè)定需要測(cè)出開(kāi)孔體積，試樣

7、處理方法只能采用完全浸潤(rùn)法。測(cè)試方法和步驟與密度、孔隙度的基本一致。由于要得到開(kāi)孔體積，試樣浸潤(rùn)完成后，從油中取出試樣，把油瀝干并清除試樣表面過(guò)量的油，稱(chēng)量含油試樣的質(zhì)量m3，然后按照密度和孔隙度的測(cè)試辦法完成試樣測(cè)試，由2.4式計(jì)算得到開(kāi)孔率。式中ρ2—為浸潤(rùn)用油在測(cè)試溫度下的密度，單位為g/cm3。2.1.3簡(jiǎn)化流體靜力學(xué)法簡(jiǎn)化流體靜力學(xué)法是一種簡(jiǎn)便測(cè)量多孔材料密度的方法，測(cè)試選用浸潤(rùn)性較好的液體，在液體中直接測(cè)試多孔材料的體積，計(jì)算出多孔材料的密度。首先稱(chēng)量經(jīng)過(guò)干燥處理后多孔材料的質(zhì)量m2（g），然后與流體靜力學(xué)法相同，在空氣和液體中分別稱(chēng)量試