常用评价粉体物理特性和电性能方法

粉体流动-综合分析 如下项目： 

1）.传统测试方法：

No 功能Function
1. 松装(自然堆积)密度bulk density
2. 振实密度  tap density
3. 安息角（休止角）Angel of repose
4. 质量流速mass flow velocity 
5. 体积流速volume flow rate 
6. 崩溃角 Angle of collapse

7. 平板角Flat Angle
8. 空隙率Voidage
9. 时间 time
10. 差角angle of difference
11. 分散性dispersibility
12.流动指数（卡尔指数和豪斯纳比）Flow index

Hausner Ratio豪斯纳比=振实密度/松装密度

对于自由流动的粉末，颗粒间的相互作用比较弱，振实密度接近于振实密度。对于流动性差的粉末，结果恰恰相反。它符合Hausner Ratio豪斯纳比越接近于1，流动性就越好的规律。通常流动性差的粉体，比率都大于1.25

卡尔指数与hausner比关系表

卡尔指数=（振实密度-堆密度）/振实密度*100%

评价粉体流动特性

的仪器。其测试项目包括休止角、崩溃角、平板角、分散度、松装密度、振实密度等参

数，通过上述测试数据得到差角、压缩度、空隙率、均齐度等指标，还能通过卡尔指数

得到流动性指数、喷流性指数等参数

测定与计算项目及定义

(1) 标准测定项目：

l 振实密度：振实密度是指粉体装填在特定容器后，对容器进行振动，从而破坏

粉体中的空隙，使粉体处于紧密填充状态后的密度。通过测量振实密度可以知

道粉体的流动性和空隙率等数据。(注：金属粉等特殊粉体的振实密度按相应的

标准执行)。

l 松装密度：松装密度是指粉体在特定容器中处于自然充满状态后的密度。该指

标对存储容器和包装袋的设计很重要。(注：金属粉等特殊粉体的松装密度按相

应的标准执行)。

l 休止角：粉体堆积层的自由表面在静平衡状态下，与水平面形成的最大角度叫

做休止角。它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。休止角对

粉体的流动性影响最大，休止角越小，粉体的流动性越好。休止角也称安息角、

自然坡度角等。

l

崩溃角：给测量休止角的堆积粉体以一定的冲击，使其表面崩溃后圆锥体的底

角称为崩溃角。

平板角：将埋在粉体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由表面（斜面）

和平板之间的夹角与受到震动后的夹角的平均值称为平板角。在实际测量过程

中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到冲击后除掉不稳定粉体的角度的

平均值来表示的。平板角越小粉体的流动性越强。一般地，平板角大于休止角。

分散度：粉体在空气中分散的难易程度称为分散度。测量方法是将 10 克试样从

一定高度落下后，测量接料盘外试样占试样总量的百分数。分散度与试样的分

散性、漂浮性和飞溅性有关。如果分散度超过 50%，说明该样品具有很强的飞溅

倾向。

(2) 标准计算项目：

l 差角：休止角与崩溃角之差称为差角。差角越大，粉体的流动性与喷流性越强。

l 压缩度：同一个试样的振实密度与松装密度之差与振实密度之比为压缩度。压

缩度也称为压缩率。压缩度越小，粉体的流动性越好。

l 空隙率：空隙率是指粉体中的空隙占整个粉体体积的百分比。空隙率因粉体的

粒子形状、排列结构、粒径等因素的不同而变化。颗粒为球形时，粉体空隙率

为 40%左右；颗粒为超细或不规则形状时，粉体空隙率为 70-80%或更高

空隙度：

εn=[Vn-(W1-W0)/ρ]/Vn

其中，Vn：n 次振动后粉体的容积（参考附录 1，金属粉振实密度的测定方法）；n：

振动次数（n=0 时为初期空隙率，n=∞为最终空隙率），测试空隙率时的振动次数以粉体

表面不再下降为限；W1：填充粉体的后粉体与容器的总重量；W0：容器重量；ρ：样品

比重。

10. 喷注性指数：

喷流性指数是崩溃角、差角、分散度等项指数的加权和。从表 1 查得流动性指数、

崩溃角、差角、分散度。这四个指数的总和称为喷流性指数（flowability）。

休止角的计算方法：

崩溃角的计算方法：

差角的测定：差角即休止角与崩溃角之差

差角（θ d ）=休止角（θ r ）—崩溃角（θ f ）

平板角的计算方法

平板角θ s =（θ s1 +θ s2 ）/2

分散度D s =(10—m) /10×100%

计算松装密度：

计算振实密度：

压缩度（C p ）的计算：

测定松装密度ρ a 和振实密度ρ p 后，就可以计算压缩度C p 了：

C p =（ρ p -ρ a ）/ρ p ×100%

压缩度反映粉体的流动特性。压缩度越大，粉体的流动性就越差。

 均齐度的测定与计算：

用粒度测定仪测出D 60 和D 10 ,用下式计算均齐度:

均齐度=D 60 /D 10

流动性指数与部分粉体的物性值表：

流动性指数的计算方法。对大量粉体进行测量后，

用类似模糊数学中综合平分的方法对定性的概念进行模糊量化。简单地说，流动性指数

是休止角、压缩度、平板角、均齐度、凝集度等项指数的加权和。

休止角、平板角、压缩度、凝集度、均齐度的指数，这五

个指数的总和称为流动性指数（flowability）。注：流动指数与压缩度有关。

2）.剪切法

测量：粉体内部强度、流动函数、内部摩擦函数、密度、时间固结函数

壁面摩擦函数、粘结指数、料斗设计、流动性评定、流动因子

Jenike法

在Carr指数法的基础上，以粉体力学理论为基础，Jenike提出了一整套表示料仓内粉体流动性的参数和料仓定量设计的方法及理论。Jenike的测试结果对粉体特性的反应较为准确，但是也有其弊端，即测试需要的粉体数量较大，并且测试仪器非常精密，测试过程要求严格，测试数据较多。Jenike法也不能反应出粉体颗粒的粒度组成，不适用于有毒、微量粉体的测试。Jenike 测试粉体物料的仪器主要有压缩性测定仪、流动性能测定仪和透气性测定仪。但是，对于大多数粉体，主要用有效内摩擦角、壁摩擦角、内摩擦角、容重和无侧界屈服强度等5个性能指标来表示流动性能。

3）.粉体压缩强度：

颗粒在压缩时要经历初步压缩、颗粒重排、初始结构形成、弹性形变、塑性形变、颗粒破碎、结合键形成、进一步压实及去除压力后的弹性恢复等系列变化，颗粒结构被破坏并发生重组形成新的结合键及压缩体；通过对粉体施加屈服强度变形所需的主应力，来分析粉体的体积、空隙率，压缩度与屈服强度关系即（主应力与粉体密度的变化关系）， 

采用经验方程法： 

Heckel、Kawakita、Adams方程及川北方程线性回归方程的压缩理论来分析粉体颗粒 

4）.转鼓法（旋转圆筒法）

转鼓中颗粒表面因流速不同从上到下可分为 3个区域：

即稀疏流动区、致密流动区和蠕变区；

剪切率的变化对颗粒流动特征和运动状态具有决定性影响；

颗粒在转鼓中的运动有一个显著特点，即可以大致分为流动表层和静止底层两个区域，将颗粒物质从静止状态发展到流动、再由流动通过堵塞转变为静止的全过程有机地统一起来。通

过调节转鼓的旋转速度，可获得颗粒的流动过程与流动状态.根据转鼓中颗粒流动层厚度或自由表面倾角，获得流动层的剪切速率，进而计算得到颗粒物质的流动性. 不同转速和转鼓直径下从中心到自由表面的致密流动区域内颗粒的剪切变形速率都具有线性变化特征，平均剪切率，

反映颗粒流动的平均剪切变形能力，颗粒尺寸、形状、摩擦因数及流动状态等因素的影响。

 
5）.粉体电阻率 电导性 静电荷

     分析粉体的电导率，阻抗特性，静电荷等电性能指标.

6）.粉体表征-真密度（比重瓶法）

真密度 (True Density )指材料在绝对密实的状态下单位体积的固体物质的实际质量，即去除内部孔隙或者颗粒间的空隙后的密度

 
7）.粉体表征-压实密度

    分析电池材料正极，负极材料，石墨类 特性

8）.粉体表征-湿度 水分

9）.粉体表征-筛分粒度

10）.粉体张力 湿润性 接触角

11）粉末电绝缘性

粉体流动性的影响因素

粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。

（1）粒度 

粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。

 （2）形态

除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差

（3）温度

热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附，使得粉体流动性降低。如果温度超过粉体熔点时，粉体会变成液体，使黏附作用更强

（4）水分含量

粉末干燥状态时，流动性一般较好，如果过于干燥，则会因为静电作用导致颗粒相互吸引，使流动性变差。当含有少量水分时，水分被吸附颗粒表面，以表面吸附水的形式存在，对粉体的流动性影响不大。水分继续增加，在颗粒吸附水的周围形成水膜，颗粒间发生相对移动的阻力变大，导致粉体的流动性下降。当水分增加到超过最大分子结合水时，水分含量越多其流动性指数越低，粉体流动性越差。

（5）粉粒间相互作用

粉体间的摩擦性质和内聚性质对粉体的流动性同样用着很大的影响。粒度和形态不同的粉体，其内聚性和摩擦性对粉体流动性的影响程度是不同的，当粉体粒度较大时，粉体流动性主要取决于粉体的形貌，因体积力远大于粉粒间的内聚力，表面粗糙的粉体颗粒或是形态不均匀的粉体颗粒的流动性都较差。当粉体颗粒很小，粉体的流动性主要取决于粉体颗粒间的内聚力，此时的体积力远小于颗粒间的内聚力。