密度為陶瓷特性中最常被測定的性質,可做為燒結體致密化程度的依據。
通常可分為四類:
(1)理論密度(Theoretical Density, or Tore Density)。
(2)體密度(Bulk Density)
(3)視密度(Apparent Density)
(4)相對理論密度(Relative Theoretical Density)。分述如下:
(1)理論密度:
理論密度又稱真密度,為粉末中每顆粉體完全沒有孔洞(Pore)時的密度。實際上如粉末系由單一礦物相所組成,則粉末的理論密度可視礦物單晶的密度,可直接由晶體結構推算而得。例如藉由x-光繞射圖求出各晶格常數及晶體構造,然后計算理論密度ρth。
材料的分子量×單位晶格所含之分子數量 M×Z
ρth=---------------------------------------=---------------------- g/cm3
單位晶格的體積×常數 Vo×N
(2)體密度:
一般所稱的體密度,指的是計算密度時,體積(分母)部份的計算將封閉孔洞(Closed Pore)和開放孔洞(Open Pore)一并計入的密度。也是幾種不同定義之密度中,量得之數值最小者。其測定方法通常有兩 種:
1、阿基米得式液體媒介法:
若相對理論密度(體密度/理論密度)大于95%,則適用水媒介法。
樣品在空氣中干重 樣品在空氣中干重×水密度
ρb=-------------------= ----------------------------------------------------
樣品的體積 樣品在空氣中飽和水重-樣品在水中重
Wa×ρ1
=--------------------- g/cm3
Wb-Wc
2、蠟封法:
若相對理論密度(體密度/理論密度)小于95%,則以水銀媒介法和蠟封法較佳。當尺寸大,孔隙大且多,則以蠟封法較合適。
Wa×ρ1
ρb=----------------------------------- g/cm3
(Wb-Wc)-(Wb-Wa)/ ρwax
(3)視密度:
視密度是不含開放孔洞但含封閉孔洞之密度值。因此也是密度數值介于體密度與理論密度間的密度。最常用的測試法是以水為媒介的阿基米得式法,在測密度之前必須將試片放入水中加熱將水煮沸,或經真空抽氣處理(體密度測試亦相同)。以將開放孔洞內之氣體趕走,使水將之充滿。或添加少許潤濕劑(Wetting Agent)于水中,以阻止在測試時氣泡附著于粉體上誤差。
Wa×ρ1
ρap=--------------------- g/cm3
Wa-Ww
(4)相對理論密度:
相對理論密度ρre為體密度ρb與理論密度(ρth或T.D.)之比值,可表示為:
ρb
ρre=---------------------
ρth
一般用百分比表示,稱為百分比理論密度,如95% T.D. (理論密度)。