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安東帕粒度儀——金屬粉末粒徑分析專家

安東帕 2019-09-16 | 閱讀：1757

用激光發(fā)送人類文明信息，外星人能收到嗎？

美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校天體物理學(xué)和宇宙學(xué)家菲利普-盧賓教授認為：“如果你的文明希望通過廣播方式表示你們的存在，最聰明的方法就是像燈塔一樣發(fā)送出信號”。盧賓教授的研究團隊計劃在地球上建造一臺高能激光器，將所有數(shù)據(jù)通過光信號發(fā)送到太空。盧賓介紹說，“光子包中可能包含有你獨特的DNA序列。這些數(shù)據(jù)以1或0的形式發(fā)送出去，就像是計算機代碼一樣”；激光的明暗閃爍可以代表這種二進制代碼。

激光是20世紀(jì)以來繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。

當(dāng)前激光應(yīng)用很廣泛，有激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、光纖通信、激光測距、激光雷達、激光武器、激光唱片、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器、LIF無損檢測技術(shù)等等。

今天的主題是激光衍射法，是一種具有可靠、簡單及測量范圍廣等特點的粒徑檢測方法，因此其廣泛應(yīng)用于金屬粉末生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。

由于顆粒粒徑越小，越易于團聚，從而造成超細金屬粉粒徑分布峰出現(xiàn)分離。因此，為了生產(chǎn)出最佳金屬粉原料，需充分考慮超細原料粉團聚現(xiàn)象。PSA儀器可以有效測量此范圍中的粒度分布。

兩個不同生產(chǎn)批次(批次1、批次2)的新鮮激光燒結(jié)(如上圖1.4404 Sandvik)不銹鋼粉末(即R00)均采用PSA 1190 LD的濕法測量其粒徑，其分散介質(zhì)為水。為了避免顆粒團聚，使其形成穩(wěn)定分散液，在分散缸中加入偏磷酸鈉(NaMP)，使其濃度達到1 g/L。取樣時，先將金屬粉料緩慢旋轉(zhuǎn)360°，然后從側(cè)面取樣品，從而保證所取的樣品具有代表性。將所取的粉料加入到分散缸中，使其濃度達到10%左右。為了避免大顆粒的沉降，攪拌器功率調(diào)到最大。由于樣品的光學(xué)性質(zhì)已知，因此采用Mie模型進行分析。輸入的參數(shù)如表3所示。

兩個批次不銹鋼粉的粒度分布如圖6所示

兩個批次粉料的粒徑分布主峰均在40μm附近，為金屬粉產(chǎn)品的一項重要指標(biāo)。此外，兩個批次的最大粒徑均約90μm。然而，兩個批次的粒徑分布在最小值處存在明顯的差異。由圖可見，批次1在10 μm和4μm處分別出現(xiàn)一個峰值，而批2則是一個從10到90μm連續(xù)的寬峰。同時，這種差異也反映在兩個批次樣品的體積分布D值上，如表4所示。

粉料粒徑分布的不均勻會對粉料的性質(zhì) (如流動性能和團聚性)造成影響。從而進一步影響到燒結(jié)流程和最終產(chǎn)品的性質(zhì)。

為了進一步研究存在于批次1中的小顆粒，取批次1中的樣品，并經(jīng)過孔徑為30μm的篩子進行篩分。然后將過篩后的粉料分散在1g /L NaMP的水相中，經(jīng)超聲處理10min，并沉淀1min。沉淀后，粗顆粒沉淀到底部，但由于細顆粒的沉降速度比粗顆粒慢，導(dǎo)致沉淀后的水相仍然渾濁。將沉淀后的液相(批次1_Fine fraction)導(dǎo)入PSA儀器的分散缸中進行測量。圖7所示分別為批次1原始樣、經(jīng)篩分后和經(jīng)沉淀后樣品的粒度分布。由圖可見，批次1的未經(jīng)過處理的原始樣品粒徑分布范圍最寬，其粒徑下限為2 μm。經(jīng)篩分沉淀后的樣品，其粒徑分布集中在 (2 - 11μm)之間。

值得注意的是，經(jīng)過30μm篩子篩分后的樣本在30 - 60μm的范圍內(nèi)仍有分布。這個結(jié)論歸因于一個眾所周知的事實：篩分是根據(jù)粒子的最小尺寸篩選的。由樣品電鏡圖 (圖8)可見，樣品中含有細長顆粒，其長度在40 - 60μm之間，而寬度約為30μm。這種細長粒子數(shù)量很少，只有兩三個，在篩分過程中可忽略不計。但相比之下，激光衍射法下的PSD結(jié)果對兩倍體積的大顆粒非常敏感。由此可見，激光衍射粒徑分布與樣品的實際粒徑高度相關(guān)。