怎样使用费氏粒度仪

㈠ 请教费氏粒度与松装密度的知识

Fisher气体透过粒度仪，有人称之为“费氏粒度仪”。

此仪器的商业名称是Fishe亚筛粒度测试仪(FisherSub-sievesizer)。它是依据大气经过粉末床层产生的压力差所造成的压差计两管液面高度差h得出颗粒比表面积。仪器示意图见图3-⑷。计算式见3-⒄式：

Sv=1.4(θ3(0.5–h)/(Kh))1/2/(1-θ)3-⒄

式中仪器常数K的求法，用已知Sv的样品反推算出。

实测时，通常按真密度称样，倒入样品筒中，旋转仪器所带的压机旋钮压紧样品。则样品床层高度直接反映空隙率。在专门绘有曲线群的粒度读数上，由流量计高度h和空隙率θ可以直接用指针读出由比表面积按1-⒄式换算的平均粒度Dsv。

它可以用来表示颗粒群体的颗粒大小。

松装密度，是颗粒分散后自由落下堆积体，单位体积的重量。

测试方法：样品放在50到200目(视颗粒大小而定)的筛网上，筛网下放已知体积V与重量M0的圆柱体容器，用刷子轻刷样品，使其通过筛网落到容器中，待容器满，用细玻璃棒刮平，称重量M1，则松装比重=(M1-M0)/V。

它不仅与颗粒大小有关(松装比重大的颗粒大)，还与该颗粒群的“固气表面活性”有关。所以该数据表示颗粒大小是不太可靠的。

㈡ 费氏粒度和一般的粒度一样么，有什么换算关系

费氏粒度仪，给出的粒度数据，通常是“平均粒度”，相当于其它粒度仪数据中的回D(3，2)。
由于，一般颗粒形状答非球形，而各仪器测试原理不同；所以费氏粒度仪的数据，与其它粒度仪数据，难有“可比性”。
它与“勃氏”粒度仪的原理基本一样，有“可比性”。

㈢ 费氏粒度和一般的粒度一样么，有什么换算关系

费氏粒度仪，给出的粒度数据，通常是“平均粒度”，相当于其它粒度仪数据专中的D(3，2)。
由于，一般颗属粒形状非球形，而各仪器测试原理不同；所以费氏粒度仪的数据，与其它粒度仪数据，难有“可比性”。
它与“勃氏”粒度仪的原理基本一样，有“可比性”。

㈣ 费氏粒度是什么

1 前言

费氏法是一种比较简便的粒度测量方法，它基于测量空气透过粉末堆积体的速度，依据kozeny-Carman 公式求出粉末的平均粒度。所使用的仪器为费氏仪，由美国Fisher Scientific Co.〔1〕研制，并用公司的第一个字来命名。该仪器结构简单，操作方便，价格低廉，不需要作任何计算，从读数板上可直接读出粒度值。仪器的英文全名为Fisher Sub-sieve Sizer，在我国有不同的译法，有译成“费氏筛”，也有译成“费氏亚筛粒度仪”等等。有些人因此对此名有误解，认为这是一种筛子。其实，它与筛子没有任何关系，所指的亚筛(Sub-sieve)是表示该方法测定的粒度范围为亚筛级的粉末(通常小于50μm)，即用普通机械筛分法不能筛分的粉末。严格地讲，此仪器应翻译成“费歇尔亚筛级粉末粒度测定仪”。我国标准〔2〕称此方法为“费氏法”，这里沿用了这一术语。
该方法是一种相对的测量方法，不能精确地测定出粉末的真实粒度，仅用来控制工艺过程和产品的质量。该方法只能精确地测量空气通过粉末堆积体时的透过率，其值的大小取决于它的孔结构。粉末堆积体的孔隙度、颗粒形状、粒度、粒度组成、粒度分布和压制方法等均影响孔的结构。因此，该方法仅适用于化学成分相同和粒度组成相似的粉末。对于化学成分相同而粒度组成不同的粉末，则会产生较大的测量误差。有时化学成分相同而粒度组成不同的两种粉末会得到相同的费氏值，因为它们有相同的透过率。因此，该方法所测量的粒度值不能和其它粒度测量结果进行比较。

2 原理

费氏法属于稳流(层流)状态下的气体透过法，基于空气在恒定压力下先透过粉末堆积体，然后通过可调节的针形阀流向大气。根据空气透过粉末堆积体时所产生的阻力和流量求出粉末的比表面积和平均粒度。
2.1 平均粒度的计算
粉末的比表面积由Kozeny-Carman方程给出：

(1)

式中 SW——粉末质量比表面积，cm2／g；
ε——粉末堆积体的孔隙率；
A——粉末堆积体横断面积，cm2；
ΔP——压差，△P＝ρ水g重(P－F)
(ρ水：水的密度，＝1g/cm3；g重：重力加速度，＝980.665cm/s2)；
P——样品前空气的压力，cmH2O
(1cmH2O≈102Pa，下同)；
F——样品后空气的压力，cmH2O；
K——Kozeny因子；
L——粉末堆积体厚度，cm；
η——空气粘度，g.cm－1.s－1；
Q——空气流量，Q＝C′F
(C为针形阀的流量系数，cm3.s－1.cmH2O－1)，cm3／s；
ρ——粉末的有效密度，g/cm3。
对于球形颗粒粉末，质量比表面积与平均粒径之间有如下关系：

(2)

式中 D——平均粒度，μm。
粉末有效密度按照GB5161－85〔3〕方法测定。当颗粒内不含有闭塞孔时，其密度等于其材料的真密度。
Kozeny 因子与粉末颗粒的形状和粒度分布有关，在费氏法中，取K值为5.0。
粉末堆积体的孔隙率由下式给出：

(3)

式中 M——粉末质量，g。
把上述相关已知量和式(1)及式(3)代入式(2)中，则平均粒度可由下式给出：

(4)

定义C为，则式(4)变为式(5)。

(5)

在费氏法中，取试样的质量在数值上等于粉末的有效密度，即M＝ρ，则式(3)可简化成式(6)。

(6)

把式(6)代入式(5)中，则：

(7)

2.2 粒度读数板的绘制
费氏法的平均粒度值可从预先绘制的粒度读数板上直接读取，不需作任何计算，这就是费氏法的独到之处。
粉末堆积体的厚度可从式(6)中求出：

(8)

当试样横断面积A被确定后，可按式(8)绘制一条以孔隙率为横坐标，试样厚度为纵坐标的试样高度曲线，供压制粉末试样用。
压力计前臂高度F／2可由式(7)求出：

(9)

当试样横断面积A、仪器常数C和试样前空气的压力P被确定后，可按式(9)绘制一组以孔隙率为横坐标，F／2为纵坐标的等粒度曲线。
把试样高度曲线和等粒度曲线绘制在同一块板上，便得到费氏法的粒度读数板。
典型的费氏粒度测定仪〔1〕规定的取值为：A＝1.267cm2、P＝50cmH2O、C＝C1＝3.8cm3／2(即为一档的结果)。则式(9)为：

(10)

取C＝C2＝7.6cm3／2(即为二档的结果)，由式(10)求得的D值应乘以2。
按式(8)和式(10)在粒度读数板上绘制的试样高度曲线和等粒度曲线示于图1。

图1 试样高度和等粒度曲线

2.3 测量范围的扩大
费氏仪所提供的读数板，其孔隙率为0.40～0.80。但有些样品在0.40孔隙率的情况下仍不能被压实时，需要增加粉末试样量。而有些样品在0.80孔隙率的情况下压不下去，则需要减少粉末试样量。如果此时仍然要依据粒度读数板上的曲线进行测量，则需要对读出的数据按式(11～13)进行修正。

(11)

(12)

(13)

式中 V——粉末试样固体体积，cm3；
ε——在读数板上直接读出的孔隙率；
D——在读数板上直接读出的粒度值，μm。

3 测量仪器

费氏仪由空气泵、稳压管、样品管、压力计、针形阀和粒度读数板等部件组成，见图2。

图2 费氏仪简图
1.空气泵 2.过滤器 3.调压阀 4.稳压管 5.干燥剂 6.试样管7.多孔塞 8.滤纸垫 9.试样 10.齿杆 11.手轮 12.U形管压力计13.粒度读数板 14、15.针形阀 16.换档阀

当气泵开动后，空气流经过滤器进入带有水的竖立稳压管，然后流过干燥剂管，除去水分后流进样品管，最后通过针形阀流向大气。
每次测定，粉末试样预先须由齿条和手轮等部件构成的压制机构按试样高度曲线压制成对应孔隙率下的高度。当空气通过试样堆积体时，将产生一定的压力降。被测颗粒越大，产生的压力降越小，而U形管压力计水位上升越高，在粒度读数板上读出的粒度值越大。反之越小。U形管压力计有双重作用，它既是压力计，又是流量计(毛细管流量计)，其值既表示空气通过粉末试样堆积体后的压力，又表示空气经粉末试样堆积体通过针形阀的流量。
粉末粒度的具体测量过程参见GB3249－82〔2〕。每台仪器都配有一个红宝石标准管，其上标有规定孔隙率下的高低档值。高档值用于标定较细粉末的测定，即0.20～20μm范围粉末的测定；低档值用于标定较粗粉末的测定，即20～50μm范围粉末的测定。
测量时，首先应找到最佳孔隙率，然后再在最佳孔隙率下测量粉末的粒度。用一份粉末试样找最佳孔隙率，先从较高的孔隙率开始，逐步压实粉末，视粉末压缩性不同，取0.005～0.05不同的孔隙率间隔。压一次，测一次粒度，直至压不动为止。取相邻两个最接近的粒度值所对应的孔隙率的平均值为最佳孔隙率。用另一份试样，在所找到的最佳空隙率下进行测量，此时所得数据作为最终结果报出。

4 结果和讨论

一些典型粉末样品试验结果列于表1。

表1 典型试样的测量结果

样品编号 材料 密度／g.cm－3 称样量／g 最佳孔隙率／％ 费氏平均粒度／μm
SA-1 WC 15.7 15.7 0.70 2.43
SA-2 WC 15.7 15.7 0.68 5.20
SA-3 W 19.3 19.3 0.75 3.57
SA-4 Co 8.71 6.0 0.86 3.30
SA-5 Co 8.71 5.0 0.838 3.90
SA-6 Fe2O3 5.20 5.20 0.59 2.70
SA-7 MnO2 4.83 4.83 0.75 1.08
SA-8 TiC 4.93 4.93 0.58 4.35

测量时至少要选用两份试样，一份用于找出最佳孔隙率，一份用作测量。一些典型样品最佳孔隙率的试验数据列于表2。粒度随孔隙率变化的曲线示于图3。

表2 典型的最佳孔隙率的试验数据

样品编号 材料 不同孔隙率ε下测量的粒度值D／μm 最佳ε下的D值／μm
SA-1 WC ε 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 0.70
D 2.39 2.53 2.68 2.64 2.40 2.40 2.40 2.34 2.43
SA-3 W ε 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.75
D 3.70 3.53 3.44 3.44 3.37 3.30 3.57
SA-4 Co ε 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.75
D 3.70 3.55 3.45 3.40 3.33 3.39
SA-6 Fe2O3 ε 0.66 0.64 0.62 0.60 0.58 0.56 0.54 0.59
D 3.85 3.14 2.85 2.73 2.73 2.70 2.55 2.70
SA-7 MnO2 ε 0.80 0.77 0.75 0.74 0.73 0.745
D 1.37 1.16 1.08 1.08 1.05 1.08
SA-8 TiC ε 0.75 0.70 0.65 0.62 0.60 0.58 0.55 0.53 0.59
D 3.40 4.60 6.60 5.20 4.56 4.56 4.52 4.40 4.35

图3 粒度随孔隙率变化曲线

从表2和图3可以看出，一般情况下，粒度值出现平台时所对应的孔隙率的平均值为最佳孔隙率。但有些粉末没有粒度值的平台出现，此时选用两个最接近的粒度值所对应的孔隙率的平均值为最佳孔隙率。例如编号为SA-4的钴粉，选用两个最接近的粒度值3.45μm和3.40μm所对应的孔隙率值0.76和0.74的平均值0.75为最佳孔隙率。从表2中可以看出，选用不同的孔隙率会得出不同的测量结果。因此在报出结果或进行数据比较时，指出选用的最佳孔隙率值是十分重要的。
当粉末的松装密度过大或过小时，在仪器所给出的孔隙率0.80～0.40范围，粉末不能被压实或者压不下去，此时应增加或减少粉末量。例如表2中给出的Co粉，当按钴的密度8.71称量粉末时，即使在0.80的孔隙率下，粉末也压不下去，为此减少粉末量。但仍然在图版上给出的孔隙率ε′下进行测量，然后按式(11～13)分别求出样品的真实体积、真实孔隙率和真实的费氏粒度值。

5 结论

1.费氏法实际测量的是空气透过粉末堆
积体的流速，然后根据流速在粒度读数板上直接读出粉末的平均粒度，该平均粒度被称为费氏平均粒度。它不能精确地反映粉末的真实粒度，也不能和其它粒度测量方法所得结果进行比较。主要用于控制工艺过程。
2.费氏法所测量的粒度值与最佳孔隙率的选择有密切关系。选用不同的孔隙率，会得到不同的测试结果。因此，在报告结果时，应指出所选择的最佳孔隙率值。
3.对于化学成分相同和粒度分布相似的粉末，费氏法是比较适用的。此时，可以在相同的孔隙率下进行测量，其相对值是比较可靠的。否则会导致错误的结果。例如有化学成分相同而粒度分布不同的两种粉末，由于它们对空气的透过速率是相同的，因此有时也会得出相同的费氏粒度值，此结果显然是错误的。

㈤ 费氏粒度的测试仪器

费氏粒度的测试仪器为费歇尔微粉粒度分析仪（Fisher Sub-Sive Sizer，.S.S.S），计算粒度的原理是根据古登（Gooden）和史密斯变换柯青-卡门方程后建立的公式，可参考《粉末冶金原理》黄培云 主编（第二版） 。
费氏粒度分析仪由空气泵、稳压管、样品管、压力计、针形阀和粒度读数板等部件组成，见下图：
1.空气泵2.过滤器3.调压阀4.稳压管5.干燥剂6.试样管7.多孔塞8.滤纸垫9.试样10.齿杆11.手轮12.U形管压力计13.粒度读数板14、15.针形阀16.换档阀
当气泵开动后，空气流经过滤器进入带有水的竖立稳压管，然后流过干燥剂管，除去水分后流进样品管，最后通过针形阀流向大气。
每次测定，粉末试样预先须由齿条和手轮等部件构成的压制机构按试样高度曲线压制成对应孔隙率下的高度。当空气通过试样堆积体时，将产生一定的压力降。被测颗粒越大，产生的压力降越小，而U形管压力计水位上升越高，在粒度读数板上读出的粒度值越大。反之越小。U形管压力计有双重作用，它既是压力计，又是流量计（毛细管流量计），其值既表示空气通过粉末试样堆积体后的压力，又表示空气经粉末试样堆积体通过针形阀的流量。
粉末粒度的具体测量过程参见GB/T 3249-2009 金属及其化合物粉末费氏粒度的测定方法。每台仪器都配有一个红宝石标准管，其上标有规定孔隙率下的高低档值。高档值用于标定较细粉末的测定，即0.20～20μm范围粉末的测定；低档值用于标定较粗粉末的测定，即20～50μm范围粉末的测定。
测量时，首先应找到最佳孔隙率，然后再在最佳孔隙率下测量粉末的粒度。用一份粉末试样找最佳孔隙率，先从较高的孔隙率开始，逐步压实粉末，视粉末压缩性不同，取0.005～0.05不同的孔隙率间隔。压一次，测一次粒度，直至压不动为止。取相邻两个最接近的粒度值所对应的孔隙率的平均值为最佳孔隙率。用另一份试样，在所找到的最佳空隙率下进行测量，此时所得数据作为最终结果报出。

㈥ 费氏粒度仪与激光粒度仪检测差异有多大

费氏粒度仪测得的是平均粒度Dsv ，与激光粒度测算出的D(3,2)类似。
不过，费氏粒度仪是实际测得内的，而激容光粒度是依粒度分布，按颗粒是球形推算出D(3,2)的。
就是说，被测颗粒接近球形则差异小，颗粒形状越不规则则差异越大。

㈦ 看了你的回答，想知道费氏平均粒度和其他粒度测量的转换

费氏平均粒度，与勃氏比表面粒度仪，属同类仪器，是可以转换的。回
费氏平均粒度答 = 60000 / 勃氏比表面积。
式中：费氏平均粒度单位μ，勃氏比表面积单位平方厘米/立方厘米。设颗粒都是球形。
和其他粒度分布测量的结果，除表面积平均径，是无法转换的。这是因为，测试样品几乎都不是球形的。
我的粒度知识，来源于“颗粒粒度与比表面测量原理”一书，

㈧ 费氏粒度仪

费氏粒度是一种粉末粒度值，测试基本方法为稳流式空气透过法，即在空气流内速和压力不变的条件下，测定比容表面积和平均粒度。
费氏法是一种相对的测量方法，不能精确地测定出粉末的真实粒度，仅用来控制工艺过程和产品的质量。

㈨ 费氏平均粒度与激光粒度分布的关系

.Fisher透过仪，有人称之为“费氏法”。此仪器的商业名称是Fishe亚筛粒度测试版仪(Fisher Sub-sieve sizer)。它是依据大气经过权粉末床层产生的压力差所造成的压差计两管液面高度差h 得出颗粒比表面积。它的平均粒度与其比表面积的关系为：平均粒度 = 6000/体积比表面积，平均粒度单位：微米，体积比表面积单位：平方厘米/克。
实测时，通常按真密度称样，倒入样品筒中，旋转仪器所带的压机旋钮压紧样品。则样品床层高度直接反映空隙率。在专门绘有曲线群的粒度读数上，由流量计高度h和空隙率θ可以直接用指针读出由比表面积。

激光粒度分布仪测的是颗粒群的大小分布。
两者没必然关系。
当颗粒群中的颗粒都是球形时，费氏平均粒度 = 激光粒度分布数据中的D32(表面积平均径)。

㈩ 费氏粒度的方法说明

费氏法是一种相对的测量方法，不能精确地测定出粉末的真实粒度，仅用来控制工艺专过程和产品的质量。该属方法只能精确地测量空气通过粉末堆积体时的透过率，其值的大小取决于它的孔结构。粉末堆积体的孔隙度、颗粒形状、粒度、粒度组成、粒度分布和压制方法等均影响孔的结构。因此，该方法仅适用于化学成分相同和粒度组成相似的粉末。对于化学成分相同而粒度组成不同的粉末，则会产生较大的测量误差。有时化学成分相同而粒度组成不同的两种粉末会得到相同的费氏值，因为它们有相同的透过率。因此，该方法所测量的粒度值不能和其它粒度测量结果进行比较。