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材料科学实验讲义 (一级实验指导书)

东华大学材料科学与工程中心实验室 汇编 2009年7月

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一、实验目的

材料是国民经济建设、国防建设和人民生活不可或缺的重要组成部分，也是社会现代化的物质基础与先导。材料尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。在大多数新材料的开发和生产过程中，首先是材料粉体或微粒的制备，它决定了材料性能的优异。在现代高科技领域例如航空、航天的超高温材料；电子工业的超导材料、记忆储存材料；表面涂层和薄膜材料以及纳米材料无不与粉体的细度有关。本试验采用WQL型智能粒度仪测量微粉体材料和高分子乳液粒子大小及其分布。

本实验目的：

1、了解微粉颗粒度和乳液粒子大小及其分布的基本概念。 2、了解测量微粉颗粒度和乳液粒子大小的常用方法。

3、掌握WQL型粒度仪测量微粉颗粒度和乳液粒子大小及其分布的方法。 二、实验原理

微粉材料或乳液粒子的颗粒度为某一定量的粉料或液体中，各种尺寸的颗粒所占的比例大小。它表示颗粒大小的分布状况，用粒径分布曲线、粒径百分数来表示。

测定粉体材料的细度及颗粒度的方法有多种，例如筛析法、沉降法、显微镜法、光透视法。

1、筛析法

筛析法是目前生产和科研中经常采用的一种方法，该方法所采用的设备比较简单，价格便宜，使用操作较为方便，其分级筛按照(I S O) 国际标准进行分布排列，采用筛析法可用干法和湿法两种方法。

2、显微镜法

显微镜法所采用的方法是将一定数量的粉体材料(已干燥)在显微镜下进行直接观察，根据显微镜所标定的尺寸、放大倍数由此推导出颗粒的平均尺寸大小和形态。

3、沉降法

沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种方法。

采用沉降法(或者以沉降法为基本原理的其他方法)都必须在滞流条件下才能应用斯托克斯理论确定粉料的斯托克斯粒径。

4、光透视法

本试验采用的是光透视法，光透视法所采用的方法原理也是以Stokes理论为基础，测定颗粒在离心沉降过程中悬浮液的浊度。

光透视法和沉降法的基本过程是把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液，悬浮液中的颗粒在离心力或重力作用下将发生沉降。大颗粒的沉降速度较快，小颗粒的沉降速度较慢，沉降速度与粒径的关系由Stokes定律来描述。 1

?d1?d2?gX2 V?18?式中：V —颗粒沉降速度。

X —球体颗粒直径。 d1 —粉体材料的密度。 d2 —液体介质的密度。 g —重力加速度。 η —液体介质的粘度。 三、实验仪器及装置

1、实验仪器

本实验采用WQL -粒度仪(含计算机)如图：

WQL -粒度仪(含计算机)配套仪器组件： (1) 粒度仪。 (2) 计算机。 (3) 打印机。 (4) 交流稳压器。 (5) 超声波清洗器。

(6) 玻璃管注射器、针头等。 2、实验样品的要求及制备

(1) 药品及仪器：丙三醇、乙醇、超声波清洗仪、天平、注射器(50ml、lml各一个)、

针头3个、100ml量筒、烧杯若干等

试样：无机非金属微粉材料或高分子乳液粒子

(2) 实验准备： ① 配制旋转流体

测试前均要配制成不同浓度的丙三醇-水溶液，重量浓度为1.85%，具体浓度可根

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