粉體物理特性測試儀/粉體綜合特性測試儀/粉體特性檢測儀型號：TC-1000/TC-1001
多功能粉體物理特性測試儀（或稱
粉體綜合特性測試儀）是依據(jù)美國ASTM D6393- 99標準（Standard Test Method for Bulk
Solids Characterization by Carr Indices） 的要求，并參考了中國標準 GB/T 5162- 006/ ISO 3953:1993（金屬粉末 振實密度的測 定）、GB/T 1482-2010（用標準漏斗法測定金屬粉末的流動性）、GB/T 1479.1 -2010（金屬粉 末松裝密度——漏斗法）、GB/T 16913.3- 2008（自然堆積法松裝密度的測定）中主要技術 指標的規(guī)定，研制的一種用于評價粉體綜合物理特性的測試儀器。
TC-1000/1001型粉體物理特性測試儀一種用于評價粉體綜合物理特性的測試儀器。由于粉體無論是處于靜止狀態(tài)還是流動狀態(tài)，都是一種兩相存在的體系。顆粒本身的特性以及顆粒之間相互摩擦將會產(chǎn)生一些特殊流動特性，研究這些特性對粉體加工、輸送、包裝、存儲等方面的工作具有重要意義。該儀器的特點是一機多用、測定條件靈活多樣、操作簡便、重復性好、適合多種標準等。該儀器的研制成功，為科研、工業(yè)生產(chǎn)等領域評價粉體綜合特性測試工作的普遍開展提供了一個新的手段。
該儀器測試項目包括振實密度、松裝密度、休止角、崩潰角、平板角、分散度等參數(shù)，通過上述測試數(shù)據(jù)可得到差角、壓縮度、空隙率、均齊度等指標，還能通過卡爾指數(shù)得到流動性指數(shù)、噴流性指數(shù)等參數(shù)。
一、儀器結構：
二、測定與計算項目及其定義：
1、測定項目與定義：
1）、 振實密度：振實密度是指粉體裝填在特定容器后，在一定條件下對容器進行振動，從而破壞粉體中的空隙，使粉體處于緊密填充狀態(tài)后的密度，一般情況下粉體的振實密度小于粉體中單顆顆粒的真密度。
2）、 松裝密度：松裝密度是指粉體在規(guī)定條件下自然充滿特定容器后的密度，測試松裝密度時，不可施加額外的振動等外力。該指標對存儲容器和包裝袋的設計很重要。
3）、 休止角：粉體堆積層的自由表面，在靜平衡狀態(tài)下，與水平面形成的zui大角度叫做休止角。它是通過特定方式使粉體自然下落到特定平臺上形成的。休止角對粉體的流動性影響zui大，休止角越小，粉體的流動性越好。休止角也稱安息角、自然坡度角等。
4）、 崩潰角：給測量休止角的堆積粉體以一定的沖擊力，使其表面崩潰后，剩余粉體圓錐體的底角稱為崩潰角。
5）、 平板角：將埋在粉體中的平板向上垂直提起，粉體在平板上的自由表面（斜面）和平板之間的夾角與受到震動后的夾角的平均值稱為平板角。在實際測量過程中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到?jīng)_擊后除掉不穩(wěn)定粉體的角度的平均值來表示的。平板角越小，粉體的流動性越強。一般地，平板角大于休止角。
6）、 分散度：粉體在空氣中分散的難易程度稱為分散度。測量方法是將10克試樣從一定高度落下后，測量接料盤外試樣占試樣總量的百分數(shù)。分散度與試樣的分散性、漂浮性和飛濺性有關。如果分散度過50%，說明該樣品具有很強的飛濺傾向。
2、計算項目與定義：
1）、 差角：休止角與崩潰角之差稱為差角。差角越大，粉體的流動性與噴流性越強。
2）、 壓縮度：同一個試樣的振實密度與松裝密度之差與振實密度之比為壓縮度。壓縮度也稱為壓縮率。壓縮度越小，粉體的流動性越好。
3）、 空隙率：空隙率是指粉體中的空隙占整個粉體體積的百分比。空隙率因粉體的粒子形狀、排列結構、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時，粉體空隙率為40%左右；顆粒為細或不規(guī)則形狀時，粉體空隙率為70-80%或更高。
三、TC-1000/1001型附屬配件：
1. 減振臺 1個；
2. 安息角、崩潰角試樣臺 1個；
3. 振實密度振動組件 1套；
4. 振實密度用量筒（100ml、50ml、25ml） 4支；
5. 金屬粉末松裝密度漏斗 2個；
6. 通用松裝密度量杯（100ml） 1個；
7. 金屬粉末松裝密度量杯（25 ml） 1個；
8. 松裝密度量杯定位臺 1個；
9. 刮板尺 1個；
10. 溢料盤 1個；
11. 分散度接料盤 1個；
12. 毛刷 3個；
13. 升降臺手柄 1個；
14. 振動篩（F75mm） 3只；
15. 試樣勺 1把；
16. 阻塞棒 1根。
四、用戶需自備的設備：
1. 電子天平 1臺
2. 干燥箱 1臺
3. 真空吸塵器 1臺
五、儀器的安裝：
1. 工作環(huán)境與安裝位置：
TC-1000/1001型放置與使用地點一般應具備以下條件：
1） 溫度在5℃—40℃之間，相對濕度小于85%。
2） 環(huán)境整潔無煙塵。
3） 周圍沒有機械振動源或電磁干擾源。
4） 工作臺必須牢固、水平，高度適當。
2. 拆箱：拆箱步驟及注意事項如下：
1） 拆箱時要注意不要損壞儀器及箱內其它物品。主機部分取出后，小心地放到事先準備好的工作臺上。
2） 小心地取出包裝填充物和附件等，除去儀器表面的雜物、灰塵。
3） 打開儀器前蓋，查看內部有無填充物等，查看儀器外觀及鍵、鈕、插座等，看它們是否正常、完好。
4） 將所有的附件、備品、資料等一一點清并收存好。拆箱完畢后，在處理包裝材料時不要將小部件在里面。
3. 安裝人員的要求：
本系統(tǒng)的安裝人員應先閱讀本說明書，然后再進行安裝。如有疑問請立即與廠方取得，請求廠方將提供。
4. 安裝：
1） 檢查振動篩是否安裝好；檢查分散度卸料控制器、各個開關、門等部位是否正常；對照裝箱單檢查附件是否齊全。
2） 安裝振實密度振動組件：
a） 將配套的聚氨酯墊圈從量筒上部慢慢套入量筒；將鋁質的量筒托架上層也從量筒上部慢慢套入；
b） 在量筒底部加入硅膠墊；
c） 將帶有導向桿的鋁質量筒托架下層與托架上層慢慢旋緊，并固定牢固。如圖3
3） 定時器的設置：
按定時器?鍵，需調整的時間顯示數(shù)碼管現(xiàn)實的數(shù)據(jù)出現(xiàn)閃爍后，按▲鍵完成設置。zui大設置時間為99分59秒。 的定時器采用一管二的控制技巧，及一個定時器同時控制振動篩、振實密度兩部分功能，但控制時間要相同。如圖4
六、操作規(guī)程：
1、通用振實密度的測定：
A、振動組件的安裝：TC-1000/1001型配備了25ml、50 ml、100 ml三種不同規(guī)格的量筒（見附件）。為了提高測試的精度，請依據(jù)被測粉體的重量（M）和松裝密度（ρ）選擇合適的量筒。
量筒容積（cm3）粉體重量（克）松裝密度（g/cm3）
25m≤10.0ρ≤0.8
10.0≤m≤20.00.8≤ρ≤2.0
20.0≤m≤50.02.0≤ρ≤7.0
50.0≤m≤100.0ρ≥7.0
5010.0≤m≤20.0ρ≤0.8
20.0≤m≤50.00.8≤ρ≤2.0
50.0≤m≤100.02.0≤ρ≤7.0
100m≤100.0ρ≤1.0
m≥100.0ρ≥1.0
根據(jù)所選擇的量筒，完成量筒的安裝：參見第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“振實密度振動組件”部分，待量筒組件安裝好后，將組件的導向桿放入導向軸承的孔中。
注意：不可用力過度，損壞量筒。
B、設定振幅：本儀器振動組件的zui大振幅為10mm，儀器出廠時振幅已調整為3mm?？梢詫⒏郊械?mm、2mm或5mm減振墊適量加入到儀器上部的振實組件圓圈內既可。
振幅 = 減振墊總高度 + 2mm
C、設定振動次數(shù)：本儀器振實電機的轉速為250轉/分鐘，請設定定時器的時間，可確定振動次數(shù)（如設定顯示為12:00，及12分鐘，可完成3000次的振動）。參見第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“定時器的設置”部分，
D、測試：設置完成后，將已稱取的試樣M連續(xù)試驗3次。分別讀取量筒內試樣的體積，，用下式計算振實密度ρa：
ρa = 3 × M /（V1 + V2 + V3）
2、 通用松裝密度（ρa）的測定方法：
將減振臺、接料盤、休止角試樣臺的下部、松裝密度量杯定位臺、100ml的不銹鋼量杯，如圖5。安裝好，打開振動篩開關，在振動篩上加料，如圖6使樣品通過篩網(wǎng)、內置漏斗充滿量杯密度容器。當粉體充滿密度容器后即可停止加料，關閉振動篩，用刮板將多余的料刮出，并用毛刷將外面的粉掃除干凈，用天平稱量粉體的質量，如圖7。連續(xù)試驗3次。設3次的平均質量為M，用下式計算松裝密度ρa：
ρa = M / 100
3、 休止角（θr）、崩潰角（θf）、差角（θd）的測定：
1）、放置休止角器具：將減振臺器放到儀器中央的定位孔中、再放上接料盤和休止角試樣臺。如果發(fā)現(xiàn)休止角試樣臺不水平，請調整減振器上的三個螺絲的高度，使休止角試樣臺的上平面處于水平狀態(tài)。
2）、加料：關上將儀器前門，準備好試樣，將定時器調到3分鐘左右，開振動篩蓋，打開儀器的電源開關和振動篩開關，用小勺在加料口徐徐加料，物料通過篩網(wǎng)、出料口灑落到試樣臺上，形成錐體。圖8。
3）、休止角的測定：當試樣落滿試樣臺并呈對稱的圓錐體后，停止加料，關閉振動篩電源，將測角器置于試樣托盤左側并靠近料堆，與圓錐形料堆的斜面平齊，測定休止角。測量休止角時應從三個不同位置測定休止角，然后取平均值，該平均值為這個樣品的休止角（θr）。
休止角θr=（θr1+θr2+θr3）/3
4）、崩潰角的測定：測完休止角后，用兩手指輕輕提起試樣臺中軸上的崩潰角振子，高度為距離頂部大約10mm左右，然后張開手指使振子自由落下，使試樣臺上的堆積的試樣受到振動，圓錐體的邊緣崩塌落下。如圖9。如此振動三次，然后再用測角器測定三個不同位置的休止角，其平均值即為崩潰角（θf）。
崩潰角θf=（θf+θf+θf）/3
5）、差角的測定：差角即休止角與崩潰角之差：
差角（θd）=休止角（θr）—崩潰角（θf）
4、 平板角（θs）的測定：
1） 將升降臺上放好托盤，平板伸入托盤中，將待測樣品徐徐撒落在托盤中，直到埋沒平板為止。加料時也可以先將樣品加到1.18mm的篩子上，然后將樣品篩到試樣盤中。
2） 加完料以后，輕輕扭動升降臺旋鈕使升降臺的高度緩緩降低，平板與試樣盤*分離，這時用測角器測定三處留在平板上粉體所形成的角度，取平均值θs1。
3） 用錘下落一次，沖擊平板，再用測角器測定三處留在平板上粉體所形成的角度，取平均值θs2，如圖10。
平板角θs=（θs1+θs2）/2
5、 分散度（Ds）的測定:
1） 將分散度卸料控制器拉到右端并卡住，關閉料斗，如圖11。
2） 用天平稱取試樣10g，通過漏斗把試樣均勻加到儀器頂部的分散度入料料斗中。
3） 將接小料盤（Ф80mm）置于分散度測定筒正下方的分散度測定室內的定位圈中,關上抽屜。然后瞬間開啟卸料閥，使試樣通過分散度筒自由落下。
4）這樣試驗二次，取出接料盤，稱量殘留于接料盤的粉末，取其平均值，再用下式求分散度Ds。
分散度Ds=（10—M） /10×100%
其中： M落在接料盤中粉體的重量；
6、 壓縮度（Cp）的計算：
測定松裝密度ρa和振實密度ρp后，就可以計算壓縮度Cp了：
Cp=（ρp-ρa）/ρp×100%
壓縮度反映粉體的流動特性。壓縮度越大，粉體的流動性就越差。
7、 均齊度的測定：
用粒度測定儀測出D60和D10,用下式計算均齊度:
均齊度=D60/D10
8、 流動性指數(shù)：
流動性指數(shù)的計算方法是英國人Carr在60年代確定的。他對大量粉體進行測量后，用類似模糊數(shù)學中綜合平分的方法對定性的概念進行模糊量化。簡單地說，流動性指數(shù)是休止角、壓縮度、平板角、均齊度、凝集度等項指數(shù)的加權和。
用表1分別查得休止角、平板角、壓縮度、聚集度、均齊度的指數(shù)，這五個指數(shù)的總和稱為流動性指數(shù)（flowability）。注：流動指數(shù)與壓縮度有關。
金屬粉末松裝密度（漏斗法）：
將減振臺、接料盤、休止角試樣臺的下部、休止角試樣臺中間立桿、松裝密度量杯定位臺、25ml的不銹鋼量杯，如圖12。安裝好，打開振動篩開關，在振動篩上加料，如圖6。使樣品通過篩網(wǎng)、內置漏斗充滿量杯密度容器。當粉體充滿密度容器后即可停止加料，關閉振動篩，用刮板將多余的料刮出，并用毛刷將外面的粉掃除干凈，用天平稱量粉體的質量，如圖7。連續(xù)試驗3次。設3次的平均質量為M，用下式計算松裝密度ρa：
ρa = M / 25
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