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精密陶瓷的密度測量之真密度的測試方法
閱讀：4423發布時間：2015-12-30
真密度的測試方法
(1) 浮力法<比重天平法>
在氣相中及液相中秤量粒子，得質量ms及m’s，
則粒子在液相中承受之浮力為 f = (ms - m’s)g
由Archimedies原理之在密度rl的液相中，體積Vs的粒子承受的浮力為
f = Vsrlg
因而由兩式得粒子體積為
Vs = (ms – m’s) / rl
粒子的密度rs用下式計算
rs = ms – Vs
若補正氣相密度rg所致的浮力，則成(JISZ – 8807(1962)固體比重測定法)
ρs=[ms/(ms-m’s)](ρl-ρg) + ρg
粒子比液體輕時，可加重錘而使粒子沉入液體中測定，用下式計算
ρs = [ms/(ms-m’s+Dms)](ρl-ρg) + ρg
Dms為附加的重錘重量
粒子小時，不能直接懸吊于天平而測定質量，要用圖1.8的圓筒型比重瓶，這是直徑約20mm，長約35mm的薄玻璃制，一端封閉，引出口的一部份，連接于吊線，吊線通常用毛發或細尼龍線，以免體積變化或表面張力的影響。
(2)比重瓶法
這是用圖1-9所示體積約15-30cc的比重瓶，適于測定小粒子或粉末的比重。先將粉粒體裝入比重瓶體積約1/2，在10mmHg以下的減壓力，充分除去氣泡。沒比重瓶質量為m0，體積為V0，充滿密度rl的液體，則全質量m1為
m1 = mo + rlVo
其次在比重瓶中裝入質量ms，體積Vs的分粒粒體，充滿液體時的質量m2為
m1 = mo + rl (Vo – Vs) +ms
粉粒體的體積由Vs兩式得
Vs = (m1 – m2 + ms) / rl
因而粉粒體的密度rs為
rs = [ms/(m1-m2+ms)]rl
(3)比重瓶法
用圖所示有體積刻度的瓶，先將液體裝到刻度管部C中央，在恒溫槽中保持一定溫度，以刻度測定體積V1，其次將正確測量的質量ms粉粒體裝入瓶中，減壓或震動除去氣泡，在恒溫槽中成為一定溫度后，以刻度測定當時的體積V2。
rs = ms / (V2 – V1)
1、粉體之Bulk Density
(1) 取一干凈且干燥之量筒<容積100c.c.或200c.c.>，至于天平上秤重，秤至0.1gm。
(2) 在量筒內裝入一些粉粒<必要時，其粒度可經過篩選>，然后將量筒在一橡皮墊上輕敲20次后，利用量筒上之刻度讀取該粉粒之體積<讀至1c.c.左右>。
(3) 將裝粉體之量筒置于天平上秤重，秤至0.1gm。然后將裝有粉體之重量減去未裝粉體之重量，即得該粉體之重量。
(4) 以粉體之重量除以粉體之體積，即得Bulk Density。
(5) 另選其他粒度之同類粉體進行以上步驟。
(6) 由于操作上的不同，此Bulk Density可能會有20%的誤差。
2、粉體之True Density
(1) 將比重瓶洗凈、烘干、抽真空后，以電動天平秤重，秤至0.1gm，即Mo。
(2) 在比重瓶內裝入蒸餾水。<裝至比重瓶的刻劃處>查表求得實驗當時水的密度，利用公式M1 = Mo + roVo，求得M1。<30c.c.之比重瓶，Vo即為30c.c.>
(3) 將測試用的粉粒秤重，秤至0.1g，此即是 Ms。
(4) 將秤重后的粉末裝入比重瓶內，在加入蒸餾水至比重瓶的刻劃處，然后秤其重量，此即M2。
(5) 利用公式 rs ＝ [ms/(m1-m2+ms)]rl
求得粉粒體的真實比重
DENSITY OF WATER
The temperature of maximum density for pure water , free from air = 3.98C(277.13K)
3、燒結法之Bulk density（封蠟法）
(1) 先將未封蠟的試樣放在室溫下一小時候稱其重量，記為W1。
(2) 將蠟一層層刮下來，以磁性攪拌機加熱其融化，將試樣放入，使其覆蓋一層蠟以封住表面的void。封蠟完成后使其在室溫下冷卻30分鐘后秤重，記為W2。
(3) 將封蠟的試樣放入25℃的水槽中秤重，記為W3。
(4) 如不知道蠟的密度，必須先測量其密度，記為F（可用天平稱重，以水位之上升量體積，計算密度）。
(5) 以下式來計算Bulk density
Bulk density = W1/{ W2- W3 - [ (W2-W1) / F] }
4、燒結法之Bulk density（煮沸法）
(1) 先將樣品放在150℃的爐中加熱，使孔隙中的水分全部跑掉，然后使其干燥后，稱重記為Wa。
(2) 將去離子水煮沸后，試樣放入煮半小時（要使試樣沉在水面下，但不要碰到底和旁道），在水中冷卻1小時（此法乃簡化之方法）。
(3) 試樣在水中吸水后，將外表稍擦干，稱重記為Wb。
(4) 水中秤重記為Ww。
(5) 依照實驗原理可計算得：
A. 樣品體積V=Wb-Ww B. open pore體積= Wb-Wa
C. 實體部分體積= Wa-Ww D. 視孔隙率P= (Wb-Wa)/V*100
E. 吸水率A= (Wb-Wa)/Wa*100 F. 視比重T= Wa/(Wa-Ww)
G. Bulk density B= Wa/V
在氣相中及液相中秤量粒子，得質量ms及m’s，
則粒子在液相中承受之浮力為 f = (ms - m’s)g
由Archimedies原理之在密度rl的液相中，體積Vs的粒子承受的浮力為
f = Vsrlg
因而由兩式得粒子體積為
Vs = (ms – m’s) / rl
粒子的密度rs用下式計算
rs = ms – Vs
若補正氣相密度rg所致的浮力，則成(JISZ – 8807(1962)固體比重測定法)
ρs=[ms/(ms-m’s)](ρl-ρg) + ρg
粒子比液體輕時，可加重錘而使粒子沉入液體中測定，用下式計算
ρs = [ms/(ms-m’s+Dms)](ρl-ρg) + ρg
Dms為附加的重錘重量
粒子小時，不能直接懸吊于天平而測定質量，要用圖1.8的圓筒型比重瓶，這是直徑約20mm，長約35mm的薄玻璃制，一端封閉，引出口的一部份，連接于吊線，吊線通常用毛發或細尼龍線，以免體積變化或表面張力的影響。
(2)比重瓶法
這是用圖1-9所示體積約15-30cc的比重瓶，適于測定小粒子或粉末的比重。先將粉粒體裝入比重瓶體積約1/2，在10mmHg以下的減壓力，充分除去氣泡。沒比重瓶質量為m0，體積為V0，充滿密度rl的液體，則全質量m1為
m1 = mo + rlVo
其次在比重瓶中裝入質量ms，體積Vs的分粒粒體，充滿液體時的質量m2為
m1 = mo + rl (Vo – Vs) +ms
粉粒體的體積由Vs兩式得
Vs = (m1 – m2 + ms) / rl
因而粉粒體的密度rs為
rs = [ms/(m1-m2+ms)]rl
(3)比重瓶法
用圖所示有體積刻度的瓶，先將液體裝到刻度管部C中央，在恒溫槽中保持一定溫度，以刻度測定體積V1，其次將正確測量的質量ms粉粒體裝入瓶中，減壓或震動除去氣泡，在恒溫槽中成為一定溫度后，以刻度測定當時的體積V2。
rs = ms / (V2 – V1)
1、粉體之Bulk Density
(1) 取一干凈且干燥之量筒<容積100c.c.或200c.c.>，至于天平上秤重，秤至0.1gm。
(2) 在量筒內裝入一些粉粒<必要時，其粒度可經過篩選>，然后將量筒在一橡皮墊上輕敲20次后，利用量筒上之刻度讀取該粉粒之體積<讀至1c.c.左右>。
(3) 將裝粉體之量筒置于天平上秤重，秤至0.1gm。然后將裝有粉體之重量減去未裝粉體之重量，即得該粉體之重量。
(4) 以粉體之重量除以粉體之體積，即得Bulk Density。
(5) 另選其他粒度之同類粉體進行以上步驟。
(6) 由于操作上的不同，此Bulk Density可能會有20%的誤差。
2、粉體之True Density
(1) 將比重瓶洗凈、烘干、抽真空后，以電動天平秤重，秤至0.1gm，即Mo。
(2) 在比重瓶內裝入蒸餾水。<裝至比重瓶的刻劃處>查表求得實驗當時水的密度，利用公式M1 = Mo + roVo，求得M1。<30c.c.之比重瓶，Vo即為30c.c.>
(3) 將測試用的粉粒秤重，秤至0.1g，此即是 Ms。
(4) 將秤重后的粉末裝入比重瓶內，在加入蒸餾水至比重瓶的刻劃處，然后秤其重量，此即M2。
(5) 利用公式 rs ＝ [ms/(m1-m2+ms)]rl
求得粉粒體的真實比重
DENSITY OF WATER
The temperature of maximum density for pure water , free from air = 3.98C(277.13K)
| t1 3C | d1 m/ml | t1 3C | d1 gm/ml |
| 0 | 0.99987 | 40 | 0.99224 |
| 3.98 | 1.00000 | 45 | 0.99025 |
| 5 | 0.99999 | 50 | 0.98807 |
| 10 | 0.99973 | 55 | 0.98573 |
| 15 | 0.99913 | 60 | 0.98324 |
| 18 | 0.99862 | 65 | 0.98059 |
| 20 | 0.99823 | 70 | 0.97781 |
| 25 | 0.99707 | 75 | 0.97489 |
| 30 | 0.99567 | 80 | 0.97183 |
| 35 | 0.99406 | 85 | 0.96865 |
| 38 | 0.99299 | 90 | 0.96534 |
| 95 | 0.96192 | ||
| 100 | 0.95868 |
3、燒結法之Bulk density（封蠟法）
(1) 先將未封蠟的試樣放在室溫下一小時候稱其重量，記為W1。
(2) 將蠟一層層刮下來，以磁性攪拌機加熱其融化，將試樣放入，使其覆蓋一層蠟以封住表面的void。封蠟完成后使其在室溫下冷卻30分鐘后秤重，記為W2。
(3) 將封蠟的試樣放入25℃的水槽中秤重，記為W3。
(4) 如不知道蠟的密度，必須先測量其密度，記為F（可用天平稱重，以水位之上升量體積，計算密度）。
(5) 以下式來計算Bulk density
Bulk density = W1/{ W2- W3 - [ (W2-W1) / F] }
4、燒結法之Bulk density（煮沸法）
(1) 先將樣品放在150℃的爐中加熱，使孔隙中的水分全部跑掉，然后使其干燥后，稱重記為Wa。
(2) 將去離子水煮沸后，試樣放入煮半小時（要使試樣沉在水面下，但不要碰到底和旁道），在水中冷卻1小時（此法乃簡化之方法）。
(3) 試樣在水中吸水后，將外表稍擦干，稱重記為Wb。
(4) 水中秤重記為Ww。
(5) 依照實驗原理可計算得：
A. 樣品體積V=Wb-Ww B. open pore體積= Wb-Wa
C. 實體部分體積= Wa-Ww D. 視孔隙率P= (Wb-Wa)/V*100
E. 吸水率A= (Wb-Wa)/Wa*100 F. 視比重T= Wa/(Wa-Ww)
G. Bulk density B= Wa/V
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