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安东帕粒度仪——金属粉末粒径分析专家
安东帕中国2019-09-16点击1503次
用激光发送人类文明信息,外星人能收到吗?
美国加州大学圣塔芭芭拉分校天体物理学和宇宙学家菲利普-卢宾教授认为:“如果你的文明希望通过广播方式表示你们的存在,最聪明的方法就是像灯塔一样发送出信号”。卢宾教授的研究团队计划在地球上建造一台高能激光器,将所有数据通过光信号发送到太空。卢宾介绍说,“光子包中可能包含有你独特的DNA序列。这些数据以1或0的形式发送出去,就像是计算机代码一样”;激光的明暗闪烁可以代表这种二进制代码。
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。
当前激光应用很广泛,有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。
今天的主题是激光衍射法,是一种具有可靠、简单及测量范围广等特点的粒径检测方法,因此其广泛应用于金属粉末生产过程中的质量控制环节。
由于颗粒粒径越小,越易于团聚,从而造成超细金属粉粒径分布峰出现分离。因此,为了生产出最佳金属粉原料,需充分考虑超细原料粉团聚现象。PSA仪器可以有效测量此范围中的粒度分布。
两个不同生产批次(批次1、批次2)的新鲜激光烧结(如上图1.4404 Sandvik)不锈钢粉末(即R00)均采用PSA 1190 LD的湿法测量其粒径,其分散介质为水。为了避免颗粒团聚,使其形成稳定分散液,在分散缸中加入偏磷酸钠(NaMP),使其浓度达到1 g/L。取样时,先将金属粉料缓慢旋转360°,然后从侧面取样品,从而保证所取的样品具有代表性。将所取的粉料加入到分散缸中,使其浓度达到10%左右。为了避免大颗粒的沉降,搅拌器功率调到最大。由于样品的光学性质已知,因此采用Mie模型进行分析。输入的参数如表3所示。
两个批次不锈钢粉的粒度分布如图6所示
两个批次粉料的粒径分布主峰均在40μm附近,为金属粉产品的一项重要指标。此外,两个批次的最大粒径均约90μm。然而,两个批次的粒径分布在最小值处存在明显的差异。由图可见,批次1在10 μm和4μm处分别出现一个峰值,而批2则是一个从10到90μm连续的宽峰。同时,这种差异也反映在两个批次样品的体积分布D值上,如表4所示。
粉料粒径分布的不均匀会对粉料的性质 (如流动性能和团聚性)造成影响。从而进一步影响到烧结流程和最终产品的性质。
为了进一步研究存在于批次1中的小颗粒,取批次1中的样品,并经过孔径为30μm的筛子进行筛分。然后将过筛后的粉料分散在1g /L NaMP的水相中,经超声处理10min,并沉淀1min。沉淀后,粗颗粒沉淀到底部,但由于细颗粒的沉降速度比粗颗粒慢,导致沉淀后的水相仍然浑浊。将沉淀后的液相(批次1_Fine fraction)导入PSA仪器的分散缸中进行测量。图7所示分别为批次1原始样、经筛分后和经沉淀后样品的粒度分布。由图可见,批次1的未经过处理的原始样品粒径分布范围最宽,其粒径下限为2 μm。经筛分沉淀后的样品,其粒径分布集中在 (2 - 11μm)之间。
值得注意的是,经过30μm筛子筛分后的样本在30 - 60μm的范围内仍有分布。这个结论归因于一个众所周知的事实:筛分是根据粒子的最小尺寸筛选的。由样品电镜图 (图8)可见,样品中含有细长颗粒,其长度在40 - 60μm之间,而宽度约为30μm。这种细长粒子数量很少,只有两三个,在筛分过程中可忽略不计。但相比之下,激光衍射法下的PSD结果对两倍体积的大颗粒非常敏感。由此可见,激光衍射粒径分布与样品的实际粒径高度相关。
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