使用固体密度来评估金属粉末纯度和金属挤压制品的开孔率

1 介绍

固体密度是金属化合物的一个重要性质，它可以用来控制原料金属粉末到金属部件的材料质量。振实密度测量过程可以提供材料的松装体积，颗粒形态和粉末流动性能。气体比重法用于追踪制造过程中原料的纯度和成型材料的孔隙率。多孔金属有许多用途，例如催化工程或电磁屏蔽。了解金属的开孔率能帮助理解其不同性能，比如强度、导电性、温度耐受性和可加工性能[1]。例如，对于相同成分的金属，孔隙度高的挤压制品相对于孔隙率低的可以吸收更多的能量。含一定孔隙率对于防止压缩过程中发生断裂也很重要。对于粉末的纯度和孔隙率，使用气体比重法测量骨架密度来进行评估是目前的最佳选择。

2 粉末纯度

按照 ASTM B923 在 Ultrapyc 5000 上对三种钛铝合金金属粉末进行测试。Ti-6Al-4V(4.43 g/cm3 )和 Al-Si (2.7 g/cm3 )的理论密度不同说明样品中含有不同杂质。由于材料是粉末，所以选择Ultrapyc5000 Micro的 PowderProtect 模式，即从参考池投气到样品池，以防止扬尘。这样可以设置高的目标压力来得到更准确的结果。另外由于样品量少，测试时选择了 Ultrapyc 5000 Micro 的 meso 样品池。表 1 中有测试参数，表 2 是测试的骨架密度。可以看出数据重复性很好。

和理论密度相比，1#样品纯度为 99.6%，2#为95.45， 3#为 99.3%。

3 压制成品的开孔率

骨架密度计算的开孔率可以帮助确定材料的强度属性。而计算开孔率还需要材料的几何密度，本报告中的几何密度由干粉比重法(康塔振实密度)得到。[2]。我们在 Ultrapyc 5000 上测量了五种钒钛合金挤压制品。测试温度控制在25℃。表3为测试参数，表4为测试结果。可以看出数据重复性很好。结合干粉比重法得到的松装密度(几何密度)，就可得到材料的开孔率(表 4)。五种材料的开孔率从 0到 8.8%。 %porosity=100*(VB-VS)/VB 其中 VB 是利用干粉比重法得到的松装体积(几何体积)，VS是 Ultrapyc 5000 测试得到的骨架体积。

4 结论

ltrapyc 5000 系列仪器是测试金属粉末及金属固件密度的最佳选择。其高度准确度及重复性使得与材料的纯度和孔隙率相关的骨架密度测试变得简单便捷。通过精准测量骨架密度，研究人员可以快速的评估材料的性能，并对新材料进行筛选，从而确保最终产品可以达到所需的纯度和孔隙率水平。

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