Durezza delle particelle

La durezza delle particelle descrive la resistenza di una singola particella alle sollecitazioni meccaniche quali impronte, graffi, rottura e macinazione. Tra queste rientrano impronte, graffi, rottura e macinazione. La durezza delle particelle è una proprietà specifica del materiale. È strettamente correlata alla struttura cristallina, alle condizioni di legame, alla porosità e a un'eventuale matrice legante.

Nella scienza dei materiali, la durezza viene tradizionalmente determinata su solidi compatti. I metodi usuali sono prove di penetrazione come la prova di durezza Vickers, Brinell o Knoop, nonché prove di durezza al graffio secondo la scala di Mohs. Questi metodi presuppongono un materiale continuo. Se invece si applica il concetto di durezza alle singole particelle, è rilevante soprattutto la durezza micro o nanomeccanica. Essa può essere rilevata mediante prove di penetrazione strumentate o metodi di misurazione basati sull'AFM.

Nell'ingegneria dei materiali sfusi e dei processi, invece, la durezza delle particelle viene spesso definita in termini funzionali. Le particelle dure resistono alla frantumazione e all'abrasione. Le particelle morbide o fragili, invece, si rompono già in presenza di carichi di taglio o d'urto minimi. Ciò ha ripercussioni dirette sulla disgregazione dei granuli in miscelatori, trasportatori e mulini. Allo stesso modo, la durezza delle particelle influisce sulla formazione di polvere e sulle variazioni della distribuzione granulometrica durante lo svolgimento del processo.

Di particolare importanza tecnica è la distinzione tra la durezza della sostanza particellare e la stabilità meccanica degli agglomerati. Gli agglomerati porosi o essiccati a spruzzo possono, ad esempio, essere costituiti da particelle primarie meccanicamente dure. Come agglomerati, tuttavia, sono complessivamente morbidi e facilmente friabili. È quindi necessario distinguere tra durezza cristallina, durezza delle particelle e durezza degli agglomerati. Questi livelli gerarchici dovrebbero essere considerati separatamente nella progettazione dei processi di miscelazione, trasporto e frantumazione.