충진 밀도
충진 밀도는 입자 집합체의 겉보기 밀도, 즉 입자 사이의 공극을 포함한 부피당 입자의 질량을 의미합니다. 입자들이 사용 가능한 공간을 효율적으로 채울수록 충진 밀도는 높아집니다. 작은 입자들이 큰 입자들 사이의 공간을 채울 수 있기 때문에, 입자 크기 분포가 넓은 분말에서 높은 충진 밀도가 자주 관찰됩니다.
충진 밀도 ρPack은 종종 겉보기 밀도로 설명됩니다:
ρPack = m · VPowder
여기서 m은 분말의 질량이고 VPowder는 느슨하게 쌓인 입자 집합체의 부피입니다. 추가로, 충전 밀도는 무차원 충전도 ϕ로 특성화할 수 있습니다:
Φ = VSolid / VPowder
VSolid는 입자의 실제 고체 부피이고, VPowder는 분말 내 공극을 포함한 총 부피입니다.
정밀 혼합기에서 혼합 공정을 거친 후, 이상적인 경우 충전 밀도는 공간적으로 균일하게 분포됩니다. 균일한 충진 밀도는 덤핑 중량, 정제성 또는 소결 거동과 같은 일정한 제품 특성을 위한 중요한 전제 조건입니다. 혼합 후 진동, 경사, 공압 이송 또는 유동화와 같은 기계적 응력은 혼합 품질을 저하시킬 수 있습니다. 이는 분리 메커니즘을 활성화할 수 있습니다. 동시에 입자의 침전 및 재배치로 인해 충전 밀도가 국부적으로 증가할 수 있습니다.
분말 야금 및 고성능 세라믹에서는 높은 충전 밀도와 우수한 균일성의 조합이 특히 중요합니다. 분말 집합체의 압축 및 소결 시 초기 충전 밀도는 달성 가능한 밀도와 최종 제품의 기계적 특성을 결정하는 주요 요소입니다. 목표는 분리 현상 없이 충진 밀도를 높이는 것입니다.
분말 시스템은 일반적으로 진공 상태가 아닌 주변 공기에 존재합니다. 따라서 건조 분말은 고체 입자와 주변 기상(氣相)으로 구성된 이상(二相) 분산 시스템으로 간주할 수 있습니다. 액체가 첨가되면 고체, 액체 및 기체로 구성된 삼상계가 생성됩니다. 입자가 액체에 완전히 둘러싸이고 기체 공간이 대체되면 현탁액이 형성되며, 이는 다시 이상계(액체 내 고체)로 설명될 수 있습니다.