陶瓷比重密度天平
论及精密陶瓷材料的性质时，测试其总体密度是件必要的事。此由于孔隙的数量及其分布情形，对材料的强度、弹性模数、抗氧化性、耐磨耗性，以及其它重要的性质均有重大的影响。故针对此关键问题。本公司依据ASTM C373规范，将陶瓷体的总体密度给予叙述。
陶瓷比重密度天平依其产品的形状可分三种方法来测定：
1：如果陶瓷体为简单的几何形状〈诸如实心圆柱体或长方形棒条〉，其体积可的测出，则其总体密度〈Bulk〉可由干燥重量除以实测的体积来决定。以下是一些简单几何形状的总体密度计算案例：
实心圆柱体 Bc = D/Vc = D/(pr2h)
长方形棒条或平板 Br= D/Vr = D/(lwh)
Bc，Br和Vc，Vr分别为实心圆柱体和长方形棒条的总体密度和体积。
D：为所测试之形体的重量
r：为半径，h：为长度，l：为长度，w：为宽度。p =3.14。
2：形状复杂之物体的总体密度则可由阿基米得原理来测试，此法为根据物体在空气中的重量与其在水中所测试之形体的重量，以计算其体积。若欲测试之精密陶瓷组件没有与表面相通之孔隙，则可直接浸于水中测试即可。
3：若组件含有与表面相通的孔隙，则有下列几种测试方法：
A：封蜡法：必须涂上一层已知比重的蜡或其它不透水原料MDJ-300C
B：真空防水处理：利用真空法将样品开放孔隙内的气体除去，使溶剂能充满样品的开放孔隙。MDJ-300S
C：水煮沸法：根据美国材料测试学会ASTMC373的规范，首先得测出欲测物之干重(W1)，在将欲测物放在水中蒸煮5小时，然后在水中冷却24小时。接着测试其在空气中的湿重(W2)和在水中之湿重(W3)。MDJ-300C
由以上的各种方法则可直接测出总体密度、开放性孔隙率、吸水率和视比重，并
可间接测出密闭性孔隙率。只是ASTMC373所花费的时间太长，比较不合乎经济
效益。计算方式如下：
外部的体积 V = W2 – W3
总体密度 D = W1/V＝W1/(W2 – W3)
视孔隙率 P =(W2-W1)/V
不透水材质的体积 = W1 – W3
视比重 T =W1/(W1-W3)
吸水率 A = (W2-W1)/W1
视比重可与真比重做一比对，以估计密闭孔隙的百分率。
3-1：烧结法之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孔隙。封蜡完成后使其在室温下冷却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) 以下式来计算 Bulk density = W1/{ W2- W3 - [ (W2-W1) / F] }
3-2：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W1。
(2) 将去离子水煮沸后，试样放入煮半小时（要使试样沈在水面下，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W2。
(4) 试样在水中秤重记为W3。
(5) 依照实验原理可计算得：
A. 样品体积V=W2-W3 B. open pore体积= W2-W1
C. 实体部分体积= W1-W3 D. 视孔隙率P= (W2-W1)/V*100
E. 吸水率A= (W2-W1)/W1*100 F. 视比重T= W1/(W1-W3)
G. Bulk density B= W1/V
3-3：烧结法之Bulk density (真空防水处理)
将电源开关转向ON
先设定*段真空时间、第二段真空时间及温度的设定
将加热开关打开加热，加热灯即亮起，待加热灯熄灭后即加热完成
※如液体不需加热，加热开关即切向OFF
把待测样品放入真空槽内将真空盖盖好 (图一)，按下*段真空钮抽取真空 (图二) 并确认盖子上方压力泄出钮是否有转紧
待*段真空抽取停止后再按液体注入/卸除钮，液体会注入真空槽内(图三)，待至适当的液体量即可放开液体注入/卸除钮
按第二段真空钮抽取真空，时间到即会自动停止 (图四)
将真空槽盖子上方压力泄出钮转松，压力慢慢卸除后取出样品，即真空抽取完成
zui后按住液体注入/卸除钮让液体慢慢流回内部槽内
使用完毕后将加热电源及电源开关切/转向OFF
※ 如遇操作、设定错误或中断真空抽取，按RESET钮机台会立即中断真空抽取动作，无需等到设定真空抽取时间，而浪费许多时间
陶瓷材料的比重及密度测试
I. 前言
比重或密度为陶瓷材料的重要基本特性之一，由比重的量测结果可得知陶瓷材料的孔隙及相结构。对某些固熔体(Solid Solution)物质，比重甚至可用于鉴定物质的化学成份；于比重的测试时，需考虑三个主要影响因素
(1)测试方法的选用
(2)物质的均匀性
(3)操作者的疏失。
常被量测的比重或密度有(1)理论密度，(2)真比重，(3)视比重，(4)体比重。
以下指出真比重、视比重及体比重的量测差别，在于所包括的孔隙不同而使用的量测也不同。
种类 | 量测的体积 | 测试的方法 |
理论密度 | 纯物质的结晶构造 | X-RAY |
真比重 | 物质的真实体积 | 比重瓶法 |
视比重 | 物质的真实体积+封闭孔隙 | 阿基米得法 |
体比重 | 物质的真实体积+封闭孔隙+开放孔隙 | 计算体积或阿基米得法 |
2、实验步骤
a. 理论密度(Theoritical Density)
理论密度系指单一结构材料的结晶密度大小，所使用的方法为以X光绕射法求得物质的结晶构造及其大小，依X光绕射所得结果计算单一结晶的体积及其所包含的原子重量，再计算其密度。使用此一方法需确定物质内原子的排列方式及其结晶大小。
b. 真比重(True Density)：
真比重系量测物质(单一物质或混合物质)在不含孔隙状态下的真实比重。为确定待测物质为不含封闭孔隙，需先将物质研磨成比200目还细的粉末，再以比重瓶法求其比重-真比重，如图二所示。其量测方法如下；
1. 将研磨后的粉末置于110oC的烘箱或真空烘箱内烘干24小时，以确保粉体不吸附水气。
2. 秤取比重瓶的空瓶重W1。
3. 将烘干的粉末倒入比重瓶内并秤其重量W2。
4. 将溶剂倒入比重瓶内，直到溶剂能完全覆盖粉末为止。溶剂的选择以能湿润粉体的溶剂为佳，一般以去离子水为优先考虑。
5. 将湿润后的粉末置于一真空系统中，抽气一小时。以除去粉末间的气体或将溶剂煮沸一小时，除去粉末间的气泡。
6. 若采用煮沸法须将样品静置至室温。
7. 将溶剂加至比重瓶的体积标线并秤其重量W3。
8. 清洗比重瓶将溶剂加至比重瓶的标线，秤取溶剂与瓶重W4。
c. 视比重(Apparent Density)及体比重(Bulk Density)
视比重为包含待测物内密闭孔隙所测得之比重，体比重则为包含待测物内的密闭孔隙与开放孔隙所测得的比重。视比重与体比重皆可以阿基米得法量测。其量测方法如下；
1. 将样品置于110oC烘箱或真空干燥箱内烘干二十四小时，以除去样品开放孔隙内的水气。
2. 秤得干燥样品的重量W1。
3. 将样品置于溶剂(一般常使用蒸馏水为溶剂)内，使用煮沸法或真空法将样品开放孔隙内的气体除去，使溶剂能充满样品的开放孔隙。
4. 将样品自溶剂内取出，并擦拭其表面，以除去样品表面的溶剂并秤其重量W2。
5. 秤取样品水中重W3。
6. 计算方法：
d. 相对密度(百分比密度，Specific Relative Density)
相对密度为所求得之胚体的视密度与构成胚体材料真密度的比值，此密度值一般常为陶瓷工程师或研究人员所采用。由相对密度的数值大小可得知胚体的致密程度。
水的温度－密度表：
t1 3C | d1 m/ml | t1 3C | d1 gm/ml |
0 | 0.99987 | 45 | 0.99025 |
3.98 | 1.00000 | 50 | 0.98807 |
5 | 0.99999 | 55 | 0.98573 |
10 | 0.99973 | 60 | 0.98324 |
15 | 0.99913 | 65 | 0.98059 |
18 | 0.99862 | 70 | 0.97781 |
20 | 0.99823 | 75 | 0.97489 |
25 | 0.99707 | 80 | 0.97183 |
30 | 0.99567 | 85 | 0.96865 |
35 | 0.99406 | 90 | 0.96534 |
38 | 0.99299 | 95 | 0.96192 |
40 | 0.99224 | 100 | 0.95868 |
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