陶瓷粉体基础--表征报告.ppt

陶瓷粉体基础(一) 刘杏芹 中国科学技术大学，材料科学与工程系 Tel: 3607627 Email: xqliu@ustc.edu.cn 参考书： 1.?Jame S.Reed, Principles of Ceramics Processing (1995年第二版) 2 .Burtrand I.Lee, Edward J.A. Pope, Chemical processing of ceramics. (1994) 3. “Soft Chemistry Routes to New Materials”, Proc. at the Int. Symp. held in Nantes, France 1993 4. 徐如人主编， “无机合成与制备化学”，高教出版社， 1991 5. J. Jeffrey Brinker and G.W. Scherer, Sol -gel Science, The physics and Chemistry of Sol-gel processing, Academic Press, Inc. , N.Y. 1990 6. 张立德等编著“超微粉体制备与应用技术”，中国石化出版社 2001 7.南仁植 编著“粉末涂料与涂装技术”，化学工业出版社，2000 8.黄培云 主编“粉末冶金原理”， 第2版，冶金工业出版社， 1997 9. J. Funk and D. R. Dinger, Predictive Process Control of Crowded Particulate Suspensions, Kluwer Academic Publishers, 1993 第一讲： 微细无机粉体的表征 §1.1概述：粉体性能的近代范畴与发展 粉体是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。 粉体的研究和表征应包括单颗粒、粉体和空隙的性质 ●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，晶体结构与缺欠，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。 ●粉体构成 1) 一次粒子: 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。 一次粒子可能是：单晶, 如 ?-Al2O3 ; 多晶,a-FeOOH(取向一致)或 CaCO3(取向不一致) 2）二次或高次粒子： 多个一次粒子（坚固或松散）聚集 ●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，颗粒间的空隙体系P1， 颗粒内空隙体积（P2 = P – P1）， 空隙形状、空隙大小及其分布 §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 - 杂质物相和孔隙 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 §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，装密度，气体透过性，压制性，烧结性。 颗粒的显微图像 （2）形状因子——当颗粒不规则时以形状因子表征 ★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。 ★?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。 ★?圆形度: 与颗粒具有相等投影的圆的周长对颗粒投影像的实际周长之比称为圆形度。 ★?? 粗糙度::（皱度系数） 球形度的倒数称粗糙度