Коротко
Гранулометрический состав описывает распределение частиц по размерам, а не один «размер порошка». Он влияет на укладку, заполнение формы, контакт частиц и поведение при спекании. При сравнении партий необходимы метод измерения, подготовка пробы и база распределения. Одинаковое обозначение D50 без этих сведений не обеспечивает сопоставимости результатов.
Ситовый анализ разделяет порошок на фракции по прохождению через отверстия, после чего обычно взвешивают остатки. Лазерная дифракция даёт распределение эквивалентных размеров по оптической модели, обычно на объёмной базе. Анализ изображений может считать отдельные частицы и измерять выбранную характеристику их проекции. Для неправильной частицы эти определения размера не обязаны совпадать.
Методы и основание результата
| Метод | Что определяют | Что нельзя подменять |
|---|---|---|
| Сита | Массу размерных фракций | Диаметр каждой отдельной частицы |
| Лазерная дифракция | Оптический эквивалент размера; обычно объём | Численную долю без обоснованного пересчёта |
| Изображения | Размеры проекций и число распознанных объектов | Трёхмерную форму одним диаметром |
| Процентили | Накопленные 10%, 50%, 90% на заданной базе | Медиану средним значением |
| Поставочная фракция | Границы и допустимый выход за них | Фракцию одним значением D50 |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
D10, D50 и D90
Процентиль Dp означает размер, ниже которого находится p% распределения на явно указанной базе. Для объёмного Dv10 это 10% объёма, для Dv50 — 50%, для Dv90 — 90%. Для массового распределения используют массовые доли, для численного — количество частиц. Запись «90% частиц меньше Dv90» неверна, если под частицами подразумевают их число.
Массовое и объёмное распределения совпадают при одинаковой плотности всех учитываемых частиц. В смеси материалов с разной плотностью это условие нарушается. Численная база ещё сильнее выделяет мелкие частицы: для сфер одинаковой плотности объём одной частицы пропорционален кубу диаметра. Поэтому пересчёт требует исходного распределения и допущений о форме, а не простого изменения подписи графика.
Условные расчёты
Для учебного объёмного распределения зададим Dv10 = 20 мкм, Dv50 = 40 мкм и Dv90 = 80 мкм. Безразмерная ширина span равна (80 − 20)/40 = 1,5. Она характеризует расстояние между выбранными процентилями относительно медианы, но не описывает количество мод или максимальный размер. Партии с одинаковым span могут иметь разные хвосты и поведение при заполнении.
Другой условный образец содержит 900 сфер диаметром 10 мкм и 100 сфер диаметром 100 мкм, одинаковой плотности. Мелкие составляют 90% по числу. Их доля объёма равна 900 × 10³/(900 × 10³ + 100 × 100³) × 100 = 0,892%. В дискретном определении квантиля численная медиана равна 10 мкм, а объёмная — 100 мкм. Пример демонстрирует влияние базы и не является паспортом порошка.
Пределы ситового метода
ISO 4497:2020 относится к сухим несмазанным металлическим порошкам. Его область применения исключает порошки с резко неравноосной морфологией, например чешуйчатые, и порошки, полностью или преимущественно мельче 45 мкм. Этот предел нельзя трактовать как запрет исследовать мелкие частицы вообще: для них выбирают иной подходящий метод и условия подготовки пробы.
При ситовом анализе проверяют сумму масс фракций и потери. Агломераты могут удерживаться как крупные объекты, хотя составляющие их первичные частицы малы. При лазерном измерении результат зависит от диспергирования и параметров модели; слишком интенсивная подготовка способна изменить сам объект исследования. В протоколе различают измерение исходных агломератов и первичных частиц.
В спецификации задают не только медиану, но и допустимые мелкий и крупный хвосты, выбранные процентили либо массовые остатки на конкретных ситах. После смены метода устанавливают сопоставимость на одних пробах. Контроль гранулометрии дополняют измерением формы, текучести и плотности: широкий состав иногда улучшает упаковку, однако избыток мелочи может усилить сцепление и ухудшить дозирование.