Плотность упаковки
Плотность упаковки обозначает кажущуюся плотность совокупности частиц, то есть массу частиц на объем, включая пустоты между частицами. Чем эффективнее частицы заполняют доступное пространство, тем выше плотность упаковки. Высокая плотность упаковки часто наблюдается у порошков с широким распределением частиц по размеру, поскольку более мелкие частицы могут заполнять промежутки между более крупными частицами.
Плотность упаковки ρPack часто описывается с помощью насыпной плотности:
ρPack = m · VPowder
Здесь m — масса порошка, а VPowder — объем свободно насыпанного совокупности частиц. В дополнение к этому плотность упаковки можно охарактеризовать с помощью безразмерного коэффициента упаковки ϕ:
Φ = VSolid / VPowder
VSolid — это реальный объем твердых частиц, VPowder — общий объем, включая пустоты в порошке.
После процесса смешивания в прецизионном смесителе плотность упаковки в идеальном случае распределяется пространственно однородно. Однородная плотность упаковки является важным условием для постоянных свойств продукта, таких как насыпная плотность, таблетируемость или поведение при спекании. Механические нагрузки после смешивания, например, вибрация, откос, пневматическая транспортировка или флюидизация, могут ухудшить качество смешивания. Они могут активировать механизмы расслоения. В то же время оседание и перемещение частиц могут привести к локальному увеличению плотности упаковки.
В порошковой металлургии и высокопроизводительной керамике особенно важна комбинация высокой плотности упаковки и хорошей однородности. При прессовании и спекании порошковых смесей исходная плотность упаковки в значительной степени определяет достижимую плотность и механические свойства конечного продукта. Цель состоит в том, чтобы увеличить плотность упаковки без сегрегации.
Порошковые системы, как правило, не находятся в вакууме, а в окружающем воздухе. Сухие порошки поэтому можно рассматривать как двухфазные дисперсные системы, состоящие из твердых частиц и окружающей газовой фазы. При добавлении жидкостей образуется трехфазная система, состоящая из твердого вещества, жидкости и газа. Как только частицы полностью окружены жидкостью и газовое пространство вытеснено, образуется суспензия, которую можно снова описать как двухфазную систему (твердое вещество в жидкости).