燒結(jié)金屬多孔材料性能檢測

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1、第二章燒結(jié)金屬多孔材料性能檢測燒結(jié)金屬多孔材料廣泛應(yīng)用于過濾與分離、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性能，也會因為檢測方法的不同產(chǎn)生較大的結(jié)果偏差，對使用者及設(shè)計者帶來許多不便和誤解。因此，了解多孔材料性能的檢測方法及性能表征方法，結(jié)合使用情況，選擇適合的檢測方法來評價多孔材料的性能，對多孔材料的設(shè)計、應(yīng)用都會帶來很大的好處。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、強度等。應(yīng)用特性包括過濾性能、熱傳導(dǎo)性能

2、、吸聲性能等。2.1密度、孔隙度、開孔率的測定2.1.1直接測量計算法用量具（卡尺、千分尺等）直接測量多孔材料的外形尺寸，根據(jù)形狀計算出多孔材料的體積。稱量經(jīng)過干燥處理后多孔材料的質(zhì)量，按下式計算得到多孔材料的密度（表觀密度）值。式中ρ—多孔材料的表觀密度，g/cm3；m—多孔材料的質(zhì)量，g；V—多孔材料的表觀體積，cm3。依據(jù)多孔材料的表觀密度，結(jié)合多孔材料基體材料的理論密度，按1.4式計算即可得到孔隙度。此方法簡便、快捷，不破壞被測試的樣品。直接測量計算法只適用于外形規(guī)整多孔材料的密度、孔隙度的測量。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

3、在液體（水或乙醇）中稱重的辦法測出試樣的表觀體積，從而經(jīng)過計算出試樣的密度，基本的計算公式為2.1式。為了得到試樣表觀體積，在空氣中測試完試樣的質(zhì)量后，需要將試樣的孔隙用浸漬介質(zhì)（機油等）浸潤，然后在液體中稱重。浸潤用油應(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櫡椒ǚ譃橛徒櫤捅砻娓采w兩種。油浸潤又分為完全浸潤和部分浸潤兩種方法，完全浸潤法是測試試樣開孔率所必須使用的方法。完全浸潤法是將試樣放入盛油的容器內(nèi)（試樣浸沒在油中），然后置于真空裝置中進行真空處理，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、段時間以提高油的黏度。部分浸潤法是直接在熱油中浸潤試樣，直到不再有氣泡出現(xiàn)。表面覆蓋法也稱為表面涂層法。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，去除試樣表面過剩的浸潤介質(zhì)，注意防止將孔隙中的浸潤介質(zhì)吸出而造成結(jié)果偏差。浸潤試樣懸吊在一根細絲上，在空氣和水中稱量試樣和絲的總質(zhì)量。在空氣中稱量浸潤試樣的總質(zhì)量m4，再將試樣置于水中或其它密度已知的液體中稱量得到，試驗用水應(yīng)進行脫氣處理。圖2.1、圖

5、2.2、圖2.3示出了稱量試樣的懸吊方法，測試中使用的金屬吊絲應(yīng)盡可能細，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測試體積減去絲的體積即為多孔試樣的體積。通過稱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樣裝置上的氣泡，可在水中加入幾滴0.05%（體積百分數(shù)）～0.10%（體積百分數(shù)）的濕潤劑（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式計算出，試樣密度ρ（g/cm3），由公式2.3計算出。式中ρw—測試用水或其它液體在測試溫度下的密度，g/cm3。多孔材料的表觀密度計算出后，結(jié)合多孔材料基體材料的理論密度，按1.4式計算得到材料的孔隙度。多孔材料開孔率的測定需要測出開孔體積，試樣

7、處理方法只能采用完全浸潤法。測試方法和步驟與密度、孔隙度的基本一致。由于要得到開孔體積，試樣浸潤完成后，從油中取出試樣，把油瀝干并清除試樣表面過量的油，稱量含油試樣的質(zhì)量m3，然后按照密度和孔隙度的測試辦法完成試樣測試，由2.4式計算得到開孔率。式中ρ2—為浸潤用油在測試溫度下的密度，單位為g/cm3。2.1.3簡化流體靜力學(xué)法簡化流體靜力學(xué)法是一種簡便測量多孔材料密度的方法，測試選用浸潤性較好的液體，在液體中直接測試多孔材料的體積，計算出多孔材料的密度。首先稱量經(jīng)過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量試