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材质分析鉴定

材料密度测试

概述

密度测定是原材料和成品的一个重要质量参数。 有很多技术均可实现固体、粘性和液体材料的准确密度测定,如金属、塑料、化学品、润滑剂和食品。

用于质量控制的密度

密度的变化表明存在原材料变化,可能会对最终产品的功能或质量产生不利影响。 原材料密度测定可用于确认材料的纯度。 如果一种物质参杂了更廉价的替代品,则复合材料的测量密度将与纯正物质不同。

密度可用于确保同质性。 如果生产的零件不是同质的,强度和抗裂性等关键性能属性则可能受影响。 例如,如果内部存在一个很小的气泡,则在受压之后有可能最终导致零件发生故障。 零件随机采样是一种简单且成本高效的持续监测质量的方式。

为什么准确称量至关重要

实验室常用的重量法密度测定有浮力法、位移法和比重瓶法。

最常用的浮力法使用的是阿基米德原理:浸入流体内的物体所损耗的重量等于其取代的流体的重量。 这个古老的原理起源于公元前约200年,到现在仍然精确用于以重量法测定密度。 因此,准确的密度测定很大程度上取决于准确的重量值。

密度测定工作流程

浮力法实践中的阿基米德原理

阿基米德原理指出,部分或完全沉浸在流体中的物体会受到向上的浮力。 这种浮力的大小等于该物体取代的流体的重量。

首先在空气(A)中称量固体,然后在已知密度的辅助液体(B)中称量。 固体的密度ρ可以按照以下方式计算:
ρ        = 样品的密度
A        = 样品在空气中的质量
B        = 样品在辅助液体中的质量
ρ0       = 辅助液体的密度
ρL       = 空气密度
必须考虑液体的温度,因为每°C可能会导致0.001到0.1数量级的密度变化,这种影响会在结果小数点后第三位看到


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