真密度

真密度和表观密度、真密度

1、什么叫做真密度

我们平时测固体物质密度的时候，往往由于物质颗粒间有空隙，测出来的密度其实是表观密度或者堆积密度。相对来说，我们更想得到去除内部孔隙或者颗粒间的空隙后的密度，即真密度，也就是密实的状态下单位体积的固体物质的实际质量。

真密度是粉体材料Z基本物理参数，也是测定微粉颗粒分布等其他物理性质必须用到的参数。真密度数值大小决定于材料化学组成及纯度，其值直接影响材料质量、性能及用途，对其测定有重要意义。真密度的概念已广泛应用于碳素材料、塑料、黑huoyao等粉体的特征评价中。

2、表观密度

表观密度是指材料的质量与表观体积之比。表观体积是实体积加闭口孔隙体积。一般直接测量体积，对于形状非规则的材料，可用蜡封法封闭孔隙，然后再用排液法测量体积。表观密度是指材料在自然状态下（长期在空气中存放的干燥状态），表观密度=M（实体）/V（实体+闭口空隙）。

3、堆积密度

堆积密度又称体积密度，松密度，毛体密度，简称堆密度。散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量。按下式计算：ρ′0=m/V′0，式中：ρ′0为堆积密度，kg/m;m为材料在一定容器内的质量，kg;V′0为材料的堆积体积，即装入容器的容积，m，是包含颗粒间的空隙和颗粒内部孔隙在内的总体积。按自然堆积体积计算的密度称为松堆密度(loose density);以振实体积计算则称紧堆密度(tp density)。

粉末真密度的意义

1、因为粉末真密度的数值大小决定材料的化学组成及纯度，其值直接影响材料质量、性能及用途。因此测定粉末的真密度有重要的意义，它是保证粉体产品质量的重要物理指针之一。

2、许多无机非金属材料都采用粉末原料来制造，因此在科研或生产中经常需要测定粉体真密度.

3、在水泥或陶瓷材料制造中，需要对粘土的颗粒分布、球磨泥浆细度进行测定，都需要真密度的数据。

4、真密度是粉体材料重要的物理参数并且是材料的一项重要物性指标，因为所有宏观物理性质几乎都与密度有关，同时密度也是测定微粉颗粒分布等其它物理性质必须用到的参数。

5、尤其对于水泥材料，其更加终产品就是粉体，测定水泥的真密度对生产单位和使用单位都具有很大的实用意义。

6、在新材料精密陶瓷材料制造中，求取总孔隙率测定时，都需要真密度的数据。

7、在测定粉体的比表面积时，需要粉体真密度的数据进行计算。

8、在粉末冶金的制程中，需要计算粉末之体积比(如MIM生产过程中，需要了解金属粉和塑料之比例)。计算混合粉的理论密度，所以每种粉末的真实密度是重要数据。

真密度的测定方法

常用的测定真密度的方法主要是气体容积法和浸液法(比重瓶法)两种。所谓气体容积法是根据气体在密闭容器中遵守质量守恒定律，由测得的压力来确定待测样品(粉体)的体积，再由样品的质量来Z终测量样品的密度。所谓浸液法，是根据阿基米德原理，测定粉体的真体积，再由粉体的质量计算其真密度 。

1、气体容积法（氦气置法）：

气体容积法适用于各类粉体、片状、块状材料，尤其适合于多孔材料。改法原理是以气体取代液体测定样品所排出的体积。气体能参入样品中极小的孔隙和表面的不规则空陷，因此测出的样品体积更接近样品的真实体积，从而可以用来计算样品的密度，测试值更接近样品的真实密度。

操作方法：将试料置于真密度测试仪中，用氦气作介质，在测量室逐渐加压到一个规定值，然后氦气膨胀进入膨胀室内，两个过程的平衡压力由仪器自动记录，根据质量守恒定律，通过标准球校准测量室和膨胀室的体积后，再确定试料的体积，计算出真密度。

气体容积法优点：

（1）此法排除了浸液法对样品溶解的可能性，具有不损坏样品的优点。

（2）采用该法的真密度分析仪不会发生与材料反应的问题，不会对设备造成腐蚀，使用过程中安全系数高，且样品不会被污染可以直接回收，有利于贵重样品测试后的回收。采用这种方法的仪器操作更加简单，测试时间更短，测试结果准确，重复性更好，目前国内已有厂家生产，并已被纳入到部分行业的行业标准中。

（3）采用氦气代替浸润液，利用氦气是小分子直径惰性气体，具有易扩散、渗透性好、稳定性好的特点，迅速深入到材料的内部孔隙中，对常规方法无法测量的材料孔隙和不规则表面凹陷等均可迅速填充，测量出的样品体积与密度瓶法比较，会更加接近样品的真实体积，从而使得样品的真密度值更加贴近真实值。

2、浸渍法（比重瓶法）：

比重瓶法适用于粉料，片料，粒料或制品部件的小切此。该法测定粉体真密度基于阿基米德原理。

操作方法：将待测粉末浸人对其润湿而不溶解的浸液中，抽真空除气泡，求出粉末试样从已知容量的容器中排出已知密度的液体，就可计算所测粉末的真密度。

存在的问题：

（1）由于操作步骤多，涉及的问题节点多，不同操作者的操作熟练程度不同和手法不同，会直接影响实验结果的准确性；

（2）不同的样品需要采用不同的浸润液体，以防止溶解、与材料起反应等问题；对无机粉体一般多选用有机溶剂、对水会引起反应的材料如水泥则可用煤油或二甲苯等有机液体介质等；

（3）浸润液体要能够容易润湿材料内部孔隙的表面，如果选取的润湿液不恰当，会产生不易浸润表面的情况，影响测试结果；

（4）测试粉末状材料时，当粉末完全浸入液体中，必须完全排除其气泡，才能确定其所排除的体积，此时需要采用煮沸来排除其气泡，并要使用恒温水浴排除温度影响，操作起来做不到简单易行，易出纰漏，且计算过程易受到操作误差的影响；

测试粉末真密度的注意事项

1、对无机粉体一般多选用有机溶剂娄。

2、对于陶瓷原料如长石，石英和陶瓷制品一般可用蒸馏水作为液体介质。

3、在液体或样品之间不能有气泡产生。

4、比重瓶法测真密度选用的介质多是浸润性的液体，如:乙醇、煤油、二甲苯、蒸馏水等。

5、粒度小于5um的超细粉体：这类超细粉体样品研磨的太细，在其表面上有更多机会强烈地吸附气体，会使粉末浮于液体表面，沉降困难，在塞上比重瓶盖时会溢出损失，导致结果偏低; 测定误差增大，重现性差。要除去吸附气体，常需要在高温真空下处理。

6、浸液法中，选择不溶解试样面易润湿试样颗粒表面的液体是十分重要的。

7、对可能起作用的材料如水泥则可用煤油或二甲笨等有机液体介质。

8、在称重时，必须使用恒温水浴保持液体温度的恒定。

9、当粉末完全浸入液体中，必须完全排除其中的气泡，才能准确确定其所排除的体积。

10、对于表面粗糙的颗粒同样有可能有空气进入表面裂缝和凹坑内不易除去。提出用离心或比重瓶，将粉末制备成悬浮液放入比重瓶内，使悬浮液受离心作用后再按通常方法测定密度。

11、有机粉末的比表面积比较大，易吸附大量气体漂在液体介质的表面，如果不使粉末沉降下去，盖上比重瓶塞的时候可能会引起粉末试样的损失，导致结果出现较大的误差。

12、比重瓶超声法则可以使破坏有机粉末的表面张力，使粉末浸湿并慢慢的沉降下去，并能充分的排除粉末空隙间的气体，使测定结果更加精确。