激光衍射测量片状铝粉的应用与研究.pdf

第14卷专辑 中国粉体技术 V01．14嘶I 2008 2008年6月 QlinaPowderScienceand June Tedmolcgy 激光衍射测量片状铝粉的应用与研究 任中京1，姚金平2，赵云普3 (1．济南大学颗粒测试研究所，山东挤南25(D22；2．济南微纳仪器有限公司，山东济南250100s 3．哈尔滨东轻金属粉业公司，黑龙江哈尔滨1500060) 摘要：首先提出了采用投影面积Ill当量径和面积分布描述片状颗粒粒度及其分布的新观点。其次，在充分考虑片状颗粒方 位对衍射能量分布影响的基础土，通过合理假设，建立了片状颗粒的衍射模型，详细推导得到了计算不同大小。不同取向的天 量片状颗粒衍射能谱的表达式。基于片状颗粒的衍射模型，采取了高阶级敷展开法和数值积分法，较为精确地求出了片状颗 粒衍射能谱标准矩阵。最后，我们将片状颗粒衍射能谱标准矩阵编为计算软件用于衍射式激光粒度仪。进行了实验研究。实 裁l结果表明，此模型在激光粒度分析片状颗粒时具有较好的拟舍效果，并有效抑钢了牲度分布展宽现象，提高了激光衍射法 测量片状颗粒的精度，较好地解决了套用原球形模型带来的一系列问题。 关键词：片状颗粒；衍射模型；粒度分析；显微成像分析；投影面积圃当量径 随着20世纪70年代激光技术、光电技术以及布展宽，另一方面也很难由这样一系列的球形颗粒 计算机技术的迅速发展和广泛应用，基于光散射原 的组合计算出片状颗粒的真实粒径，这就给片状材 理的颗粒测量仪有了很大的发展。衍射散射法，又 料其它性能指标(如片状铝粉的涂敷效果)的进一步 称小角前向散射法。它是各种光散射式颗粒测量仪 分析带来了困难。 中发展最为成熟，应用最为广泛的一种，在颗粒测量 1片状颗粒的衍射模型 技术中已经得到了普遍的采用。它以激光为光源， 因此习惯上又简称为激光粒度仪。目前，国际上基 1．1片状颖粒及其粒度的数学描述 于衍射散射原理的各种激光粒度仪也日益增多，并 颗粒的形状影响颗粒的诸多性能，如粉体的流 在市场上占据主导地位，如英国Malvem公司、美国 动性、压缩性、填充性等力学性能及其包装、运输、存 Coulter公司都有很成熟的产品出售。 储、涂敷效果都与颗粒形状有着密切的联系。颗粒 虽然球形或准球形颗粒的衍射及其在激光粒度 形状的不同决定其不同的用途，薄片状颗粒广泛应 仪中的应用已经广泛普及，并且已经建立了国际标 用于油漆、涂料中，其厚度对涂敷表面的效果有重要 准和国家标准。然而，片状铝粉、云母粉、石墨等片 影响。片状颗粒是偏离球形较大的一种颗粒，至今 状颗粒是否可以套用相同的理论和标准还值得研 没有一个明确的定义。 究。因为球形颗粒具有球对称性，并且无论是单一 一般情况下，我们用其面积最大的一面的粒径 球形颗粒还是大量球形颗粒，其衍射能量分布都与 和厚度两个参数来描述它。 颗粒的方位无关，也就是说，在激光粒度仪中，激光 真实的片状颗粒的形状是及其复杂的。不仅其 束无论从哪一个角度照射球形颗粒其衍射能量分布 面积最大的那一面形状不规则，而且其厚度也是薄 都是一样的。但是片状颗粒的衍射与颗粒的方位关 厚不一、不均匀的。 系极大。处于不同方位的同一颗粒，其衍射谱可能 我们借用颗粒粒度描述中的等效粒径的概念， 完全不同。如果套用与