粉末流动性

粉末的工艺性能

粉末流动性，flowability of powders，是指以一定量粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示，通常采用的单位为s/50g，其数值愈小说明该粉末的流动性愈好，它是粉末的一种工艺性能。

重要性

粉末流动性（flowability of powders）

它对生产流程的设计十分重要，自动压力机压制复杂零件时，如果粉末流动性差，则不能保证自动压制的装粉速率，或容易产生搭桥现象，而使压坯尺寸或密度达不到要求，甚至局部不能成形或开裂，影响产品质量。

仪器

测定粉末流动性的仪器称为粉末流动仪，也叫霍尔流速计。由漏斗、底座和接粉器等部件组成。漏斗在出厂前和用户使用前都要用标准物质进行校正，测定校正系数。50g标准物质在新漏斗上的流动时间应在40s±0.5s以内。漏斗在使用过程中应定期用标准物质校正，如果标准物质在该漏斗上的流动时间有变化，应测定新的校正系数。当漏斗使用一段时间后，用50g标准物质测得的流动时间缩短到37s以下时，这个漏斗应予报废。

有关因素

粉末流动性能与很多因素有关，如粉末颗粒尺寸、形状和粗糙度、比表面等。一般地说，增加颗粒间的摩擦系数会使粉末流动困难。通常球形颗粒的粉末流动性最好，而颗粒形状不规则、尺寸小、表面粗糙的粉末，其流动性差。

评价与测定

1．休止角

休止角（angle of repose）是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等，如图1所示。休止角不仅可以直接测定，而且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得。即tanθ=高度/半径。

休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤40°时可以满足生产流动性的需要。粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100-200μm以下粉体的粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大。值得注意的是，测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所以不能把它看作粉体的一个物理常数。

2．流出速度

流出速度（flow velocity）是将物料加入于漏斗中测定全部物料流出所需的时间来描述，测定装置如图2所示。如果粉体的流动性很差而不能流出时加入100μm的玻璃球助流，测定自由流动所需玻璃球的量（w%），以表示流动性。加入量越多流动性越差。

3．压缩度

压缩度（compressibility）将一定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积；采用轻敲法（tapping method）使粉体处于最紧状态，测量最终的体积；计算最松密度ρ0与最紧密度ρf；根据公式12-31计算压缩度c。

压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小反映粉体的凝聚性、松软状态。压缩度20%以下时流动性较好，压缩度增大时流动性下降，当C值达到40%-50%时粉体很难从容器中自动流出。

4．内部摩擦系数μ

内部摩擦系数（coefficient of internal friction）测定装置如图4所示，对静止的粉体层施加垂直应力V（normal stress），在水平方向施加剪切应力S（shear stress），当τ值较小时粉体层处于静止状态，V值逐渐增大到某一值时粉体层开始滑动，这种刚刚使粉体层开始滑动的状态叫限界应力状态。在限界应力状态下垂直应力V与剪切应力S之间的关系。粉体层的V与S之间的关系为经过原点的直线（如a）时，叫自由流动粉（free flowing powder）。μ表示内部摩擦系数，叫内部摩擦角。如果直线不经过原点（如b线）时，该粉体为粘附性粉体（cohesive powder）。C—粘附力（cohesive force）。粉体层的V与S之间的关系为直线时，叫Coulomb粉体，根据μ、以及C的大小评价流动性，这些数字越小流动性越好。如果粉体层的粘附性较强时，V与S之间为非直线（如C线）关系，此时粉体的剪切特性可用Warren-Spring式。σT—抗张强度；n—剪切指数，n值接近于1时，曲线近于直线。

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