Rozmiar i kształt cząstek proszku nie są niezależnymi ilościami. Zwykłe techniki pomiarowe nie mierzą tych splecionych parametrów w trzech wymiarach (3D). Opisana jest technika pomiarów i analiz 3D oparta na tomografii rentgenowskiej, która pozwala mierzyć rozmiar i kształt oraz klasyfikować cząstki proszku według obu parametrów.
Artykuł metodologiczny
Trójwymiarowa analiza kształtu cząstek z wykorzystaniem tomografii rentgenowskiej: procedury eksperymentalne i algorytmy analizy proszków metali
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Pomiar rozkładu rozmiarów cząstek w proszku jest powszechną czynnością w nauce i przemyśle. Pomiar rozkładu kształtu cząstek jest znacznie rzadszy. Jednak kształt i rozmiar cząstek proszku nie są niezależnymi ilościami. Wszystkie znane techniki pomiaru rozmiaru/kształtu albo zakładają kształt sferyczny, albo mierzą go tylko w dwóch wymiarach. Przedstawiona tutaj metoda tomografii rentgenowskiej (XCT) mierzy zarówno rozmiar, jak i kształt w 3D, bez żadnych założeń. Zaczynając od trójwymiarowego obrazu cząstek, metoda ta może matematycznie klasyfikować cząstki według kształtu, na przykład cząstki złożone z kilku mniejszych cząstek zespawanych razem, w przeciwieństwie do pojedynczych cząstek, które niekoniecznie są kuliste. Oczywiście zdefiniowanie pojedynczej liczby jako "rozmiaru" lub "kształtu" losowej niekulistej cząstki nie jest możliwe w zasadzie, co prowadzi do wielu sposobów szacowania rozmiaru i kształtu cząstek za pomocą różnych powiązanych parametrów, które wszystkie można wygenerować na podstawie tej kompletnej charakterystyki 3D w postaci średnich i rozkładów. Opisane są niezbędne procedury eksperymentalne, analiza matematyczna i komputerowa, a przykładem jest proszek metalowy. Technika ta jest ograniczona do cząstek, które mogą być obrazowane za pomocą XCT przy minimalnej ilości około 1000 wokseli na objętość cząstki.
Wprowadzenie
Pomiar rozkładu rozmiarów cząstek w proszku jest powszechną czynnością w nauce i przemyśle 1,2. Pomiar rozkładu kształtu cząstek jest rzadszy, ale zarówno rozmiar, jak i kształt, a także materiał, z którego są wykonane cząstki, decydują o ich właściwościach, samodzielnie lub w jakimś materiale matrycowym3, 4,5,6,7. Materiały, których rozmiar i kształt cząstek są interesujące, to cement portlandzki, piasek i żwir ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Następujący protokół został napisany dla cząstek proszku metalu o rozmiarze zgodnym z przybliżeniem sferycznej średnicy równoważnej objętości objętości (VESD, średnica kuli o tej samej objętości co cząstka), w zakresie od 10 μm do 100 μm. Załóżmy, że metal ma gęstość wyrażoną w jednostkach g/cm3. Podczas przygotowywania próbki należy nosić rękawiczki oraz ochronę oczu. Ważne jest, aby zapoznać się ze wszystkimi krokami w Protokole 1, ponieważ niektóre urządzenia muszą być gotowe przed rozpoczęciem Protokołu.
1. Przygotowanie mieszanki epoksydowo-proszkowej
- Przygotuj około 25 g szybko-konserwującego (5 minut) ep....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
ASTM rozpoczęło program testów biegłości (AMPM, Additive Manufacturing Powder Metallurgy) dla proszku metalicznego używanego do syntezy laserowej na łóżku proszkowym, gdzie uczestnicy przeprowadzają szereg standardowych testów proszku metalowego, a ASTM sporządza statystyczny rozkład tych wyników w raporcie dla61 uczestników. Próbki proszku metalowego są rozdawane dwa razy w roku wszystkim uczestnikom. Personel NIST pełni rolę niektórych z doradców technicznych tego programu, dlatego otrzymał podo.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Metoda oparta na XCT do charakteryzowania trójwymiarowego rozmiaru i kształtu cząstek metalu ma więcej możliwych zastosowań, ale także pewne ograniczenia. Najpierw zostaną omówione ograniczenia.
Szybko utwardzający się epoksyd jest stosowany, aby lepkość epoksydu była na tyle wysoka, by zapobiec osadzaniu się proszku pod wpływem grawitacji podczas utwardzania epoksydu lub przynajmniej skracając czas, w którym może dojść do osadzania i początkowej dobrze rozstawionej dyspersji ulega degradacji........
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy chcieliby wyrazić uznanie długoterminowego wsparcia NIST dla analizy proszków 3D.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Epoksyd | Ellsworth Adhesives https://www.ellsworth.com/products/adhesives/epoxy/hardman-doublebubble-extra-fast-set-epoxy-red-package-3.5-g-packet/ | Hardman Część # 4001 | Sprawa 100 |
Bibliografia
- Allen, T. Powder Sampling and Particle Size Determination, 1st edition. , Elsevier Science. (2003).
- Rodriguez, J., Edeskär, T., Knutsson, S. Particle shape quantities and measurement techniques: a review. Electron Journal of Geotechnical Engineering. , 18(2013).
- Garbo....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie