陶瓷密度深度解读：影响因素有哪些？测试技术怎样详述？今天为大家普及一下这方面行业知识，尽供参考。

　　密度的表示方法

　　密度是指单位体积的质量,常用g/cm3表示。陶瓷材料密度有如下几种表示:

　　① 结晶学密度,是指由原子组成的没有缺陷的连续晶格计算出来的理想密度；

　　② 理论密度,与结晶学密度同义,但考虑了固溶体和多相；

　　③ 体积密度,陶瓷体实际测出的密度,包括陶瓷内部所有的晶格缺陷,各种相组成和制造中形成的气孔；

　　④ 相对密度,是指陶瓷实测体积密度与其理论密度比值的相对百分数。

　　前三种密度是指陶瓷材料内没有缺陷的理想情况,意味着制造过程形成的气孔为零,所以在结构内的原子之间只有间隙。在含有制造过程中形成的缺陷和气孔的情况下,通常使用体积密度或相对密度。

　　密度的影响因素

　　陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸、元素的质量和结构堆积的紧密程度。原子序数和相对原子质量小的元素(如 H,Be,C,Si 等)使材料具有低的结晶学密度或理论密度。反之,原子序数和相对原子质量大的元素(如 W,Zr,Th,U 等)使材料具有高的结晶学密度。表 1-3(Richerson,1992)列出常见的陶瓷、金属和有机高分子材料的密度(结晶学密度)。由该表可见,相对原子质量大的元素构成的一些陶瓷材料显示高密度,如碳化钨、氧化铪密度分别为 15.7 g/cm3和9.68g/cm3。相对原子质量小的元素构成的陶瓷材料如氮化硼,碳化硼显示低的密度,分别为 2.20 g/cm3和 2.51g/cm3。由表 1-3可知,碳化钨(WC)的密度是碳化硅(SiC)的5倍。在陶瓷、金属、有机高分子这三类材料中,有机材料的密度最低,这是因为有机材料主要由C和H及其他相对原子质量小的元素如C1和F构成的。

　　原子堆积情况较上述因素对密度的影响更小些,但也产生一定作用。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积,会使其密度比共价键键合陶瓷(较开放的结构)的密度更高一些,例如对于锆英石(ZrSio3)和氧化锆(ZrO2)),若单从相对原子质量看会以为锆英石的密度更高一些,然而,锆英石结构由于Si-O共价键合,形成开放式内部结构,因而其密度比ZrO2低许多,ZrSio3仅为4.65 g/cm3,ZrO2为5.8 g/cm3。

　　密度计算与测定

　　结晶学密度或理论密度可以从晶体结构数据(晶胞参数)和所含元素的相对原子质量通过计算得到。

　　陶瓷体(烧结后)的体积密度的测量通常采用排水法,按阿基米德原理计算出来。通常在大多数情况下陶瓷体含有表面连通气孔,此时应按美国试验和材料标准协会规定的“水煮法"进行测定(ASTMC373)。“水煮法”可测量体积密度、开口气孔率、吸水率,并可间接评估封闭气孔。其测量步骤为:

　　①在空气中先称出陶瓷试样的质量 D;

　　②将试件放在沸水中煮沸 2-5 h,然后冷却至室温,静放 24 h;

　　③将陶瓷试样悬挂在水中称其质量S;

　　④将试样从水中取出,并用干净棉纸或纱布轻轻将试样表面的水擦去,在空气中称其质量 W:

　　然后可按下述公式计算:

　　如果陶瓷体具有简单的均匀对称的几何形状(如实心的圆柱体或矩形棒),则可通过测量外形尺寸计算出体积,再称量试样在空气中干重,进而求出体积密度。

　　陶瓷素坯(烧结前)的体积密度测定,则不能直接采用“水煮法”,可采用后两种方法,即对于形状规则和简单的陶瓷素坯,测定其体积和干重即可求得,对于形状较复杂的陶瓷素坯则在表面涂均匀的蜡层,使素坯体不吸水,再用排水法测定。

　　还有一种“排汞法”可用于陶瓷素坯体积密度测量,其原理与排水法相同,只是用液态汞替换水,因为汞不润湿陶瓷,常压下不会被素坯的气孔吸附。（更多行业资讯请关注产品技术质量前沿哦！）