精密陶瓷的密度测量之真密度的测试方法

(1)   浮力法<比重天平法>
在气相中及液相中秤量粒子，得质量ms及m’s，
则粒子在液相中承受之浮力为 f = (ms - m’s)g
由Archimedies原理之在密度rl的液相中，体积Vs的粒子承受的浮力为
f = Vsrlg
因而由两式得粒子体积为
Vs = (ms – m’s) / rl
粒子的密度rs用下式计算
rs = ms – Vs
若补正气相密度rg所致的浮力，则成(JISZ – 8807(1962)固体比重測定法)
    ρs=[ms/(ms-m’s)](ρl-ρg) + ρg
粒子比液体轻时，可加重锤而使粒子沉入液体中测定，用下式计算
ρs = [ms/(ms-m’s+Dms)](ρl-ρg) + ρg
Dms为附加的重锤重量
粒子小时，不能直接悬吊于天平而测定质量，要用图1.8的圆筒型比重瓶，这是直径约20mm，長约35mm的薄玻璃制，一端封闭，引出口的一部份，连接于吊线，吊线通常用毛发或细尼龙线，以免体积变化或表面张力的影响。

(2)比重瓶法
这是用图1-9所示体积约15-30cc的比重瓶，适于测定小粒子或粉末的比重。先将粉粒体装入比重瓶体积约1/2，在10mmHg以下的减压力，充分除去气泡。没比重瓶质量为m0，体积为V0，充满密度rl的液体，则全质量m1为
            m1 = mo + rlVo
其次在比重瓶中装入质量ms，体积Vs的分粒粒体，充满液体时的质量m2为
             m1  =  mo + rl (Vo – Vs) +ms
            粉粒体的体积由Vs两式得
             Vs = (m1 – m2 + ms) / rl
             因而粉粒体的密度rs為
             rs = [ms/(m1-m2+ms)]rl
 
(3)比重瓶法
用图所示有体积刻度的瓶，先将液体装到刻度管部C中央，在恒温槽中保持一定温度，以刻度测定体积V1，其次将正确测量的质量ms粉粒体装入瓶中，减压或震动除去气泡，在恒温槽中成为一定温度后，以刻度测定当时的体积V2。
             rs = ms / (V2 – V1)
1、粉体之Bulk Density
(1)   取一干净且干燥之量筒<容积100c.c.或200c.c.>，至于天平上秤重，秤至0.1gm。
(2)   在量筒內装入一些粉粒<必要时，其粒度可经过筛选>，然后将量筒在一橡皮垫上轻敲20次后，利用量筒上之刻度读取该粉粒之体积<读至1c.c.左右>。
(3)   将装粉体之量筒置于天平上秤重，秤至0.1gm。然后將装有粉体之重量减去未装粉体之重量，即得该粉体之重量。
(4)   以粉体之重量除以粉体之体积，即得Bulk Density。
(5)   另选其他粒度之同类粉体进行以上步骤。
(6)   由于操作上的不同，此Bulk Density可能会有20%的误差。
2、粉体之True Density
(1)   将比重瓶洗净、烘干、抽真空后，以电动天平秤重，秤至0.1gm，即Mo。
(2)   在比重瓶內装入蒸馏水。<装至比重瓶的刻划处>查表求得实验当时水的密度，利用公式M1 = Mo + roVo，求得M1。<30c.c.之比重瓶，Vo即为30c.c.>
(3)   将测试用的粉粒秤重，秤至0.1g，此即是 Ms。
(4)   将秤重后的粉末装入比重瓶內，在加入蒸馏水至比重瓶的刻划处，然后秤其重量，此即M2。
(5)   利用公式      rs ＝ [ms/(m1-m2+ms)]rl
求得粉粒体的真实比重
       DENSITY OF WATER
The temperature of maximum density for pure water , free from air = 3.98C(277.13K)

t1  3C	d1 m/ml	t1  3C	d1 gm/ml
0	0.99987	40	0.99224
3.98	1.00000	45	0.99025
5	0.99999	50	0.98807
10	0.99973	55	0.98573
15	0.99913	60	0.98324
18	0.99862	65	0.98059
20	0.99823	70	0.97781
25	0.99707	75	0.97489
30	0.99567	80	0.97183
35	0.99406	85	0.96865
38	0.99299	90	0.96534
		95	0.96192
		100	0.95868

 
3、烧結法之Bulk density（封蜡法）
(1)    先将未封蜡的试样放在室温下一小时候称其重量，记为W1。
(2)    将蜡一层层刮下来，以磁性搅拌机加热其融化，将试样放入，使其覆盖一层蜡以封住表面的void。封蜡完成后使其在室溫下冷却30分钟后秤重，记为W2。
(3)     将封蜡的试样放入25℃的水槽中秤重，记为W3。
(4)    如不知道蜡的密度，必须先测量其密度，记为F（可用天平称重，以水位之上升量体积，计算密度）。
(5)     以下式來计算Bulk density
 Bulk density = W1/{ W2- W3 - [ (W2-W1) / F] }

4、烧结法之Bulk density（煮沸法）
(1)       先将样品放在150℃的炉中加热，使孔隙中的水分全部跑掉，然后使其干燥后，称重记为Wa。
(2)        将去离子水煮沸后，试样放入煮半小时（要使试样沉在水面下，但不要碰到底和旁道），在水中冷却1小时（此法乃简化之方法）。
(3)        试样在水中吸水后，将外表稍擦干，称重记为Wb。
(4)    水中秤重记为Ww。
(5)    依照实验原理可计算得：
A.                 样品体积V=Wb-Ww           B.                 open pore体积= Wb-Wa
C.                 实体部分体积= Wa-Ww         D.                 视孔隙率P= (Wb-Wa)/V*100
E.                  吸水率A= (Wb-Wa)/Wa*100     F.                  视比重T= Wa/(Wa-Ww)
G.                 Bulk density B= Wa/V