Dureza de las partículas

La dureza de las partículas describe la resistencia de una partícula individual frente a solicitaciones mecánicas como la impresión, el rayado, la fractura y la trituración. Entre ellas se incluyen la impresión, el rayado, la fractura y la trituración. La dureza de las partículas es una propiedad específica del material. Está estrechamente relacionada con la estructura cristalina, las relaciones de enlace, la porosidad y una posible matriz de aglutinante.

En la ciencia de los materiales, la dureza se determina clásicamente en sólidos compactos. Los métodos habituales son los ensayos de penetración, como los ensayos de dureza Vickers, Brinell o Knoop, así como los ensayos de dureza al rayado según la escala de Mohs. Estos métodos presuponen un material continuo. Sin embargo, si se aplica el concepto de dureza a partículas individuales, lo relevante es sobre todo la dureza micro o nanomecánica. Esta puede determinarse mediante ensayos de penetración instrumentados o métodos de medición basados en AFM.

En la ingeniería de materiales a granel y de procesos, por el contrario, la dureza de las partículas se define a menudo de forma funcional. Las partículas duras resisten la trituración y la abrasión. Las partículas blandas o frágiles, en cambio, se rompen incluso con cargas de cizallamiento o de impacto reducidas. Esto tiene repercusiones directas en la destrucción de los granos en mezcladoras, transportadores y molinos. Asimismo, la dureza de las partículas influye en la generación de polvo, así como en los cambios en la distribución del tamaño de las partículas durante el proceso.

Reviste especial importancia técnica la distinción entre la dureza de la sustancia de las partículas y la estabilidad mecánica de los aglomerados. Los aglomerados porosos o secados por atomización pueden estar compuestos, por ejemplo, por partículas primarias mecánicamente duras. Sin embargo, como aglomerados, son en conjunto blandos y se desintegran fácilmente. Por lo tanto, debe distinguirse entre la dureza cristalina, la dureza de las partículas y la dureza de los aglomerados. Estos niveles jerárquicos deben considerarse por separado en el diseño de los procesos de mezcla, transporte y trituración.