다양한 입자 크기의 분말이 압축성에 미치는 영향은 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.
1. 입자 배열 및 기공 충전
입자 크기가 작은 분말은 더 큰 비 표면적 입자 간 접촉점이 더 많습니다. 압축 초기에 재배열을 통해 기공을 채울 가능성이 더 높아 초기 밀도가 증가합니다. 예를 들어, 초미립 분말(예: 입자 크기가 400메시보다 미세한 탄산수산화인회석 시멘트)은 미세한 입자로 인해 빠르게 치밀한 적층을 형성하여 경화 시간을 단축하고 압축 강도를 증가시킬 수 있습니다. 반대로, 입자 크기가 큰 분말(예: 조립 맥석)은 압축 과정에서 입자 간 간격이 더 커질 수 있습니다. 이러한 과정은 입자 크기가 증가함에 따라 압축성을 증가시키며, 특히 고압 하에서 더욱 그렇습니다.
2. 소성 변형 및 압축 강도
입자 크기가 작은 분말(예: 나노 크기의 철 분말 또는 초미립 모넬 분말)은 고압 하에서 소성 변형될 가능성이 더 높아 입자 간 결합 면적이 증가하여 최종 압축 강도가 향상됩니다. 예를 들어, 다공성 모넬 합금 재료에서 75μm 미만의 입자는 압축 시 굵은 입자보다 항복 강도가 훨씬 높습니다. 반대로, 큰 입자의 분말(예: 산호 모래)은 더 높은 전체 변형 용량을 나타낼 수 있습니다. 이는 입자 간의 강력한 맞물림 및 자가 잠금 효과로 인해 발생하지만, 압축 강도는 상대적으로 낮습니다.
3. 압축 거동의 단계적 특성
소립자 분말: 압축 과정은 주로 입자 파쇄와 소성 변형을 특징으로 합니다. 압축 곡선은 가파른 상승 추세를 보이며, 압축 탄성률이 높습니다(예: 초미립자 CHC 시멘트의 압축 강도는 최대 51MPa에 달할 수 있음). • 대립자 분말: 초기 압축은 입자 변위와 기공 충진이 주를 이루며, 이후 점진적으로 탄성 또는 취성 변형으로 전환됩니다. 압축 탄성률은 낮지만 압축 변형률은 더 큽니다(예: 입자 크기가 98~125μm인 모넬 합금은 미세 입자보다 압축 변형률이 훨씬 높습니다).
4. 입자 크기 분포 및 등급의 영향
입자 크기가 서로 다른 분말을 적절히 조합하면(예: 거친 입자에 미세 입자를 첨가하는 것) 최적의 입도 분포를 통해 기공률을 줄이고 압축성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 철 분말에 미세 입자를 첨가하면 겉보기 밀도가 향상됩니다. 마찬가지로, 맥석 충전재의 미세 입자 함량이 15%에 도달하면 기공률과 압밀 계수가 크게 감소하고 압축 탄성률은 향상됩니다.
5. 적용 시나리오의 차이점
제약품 타정: 소립 분말(예: 미립 전분)은 유동성은 낮지만 성형성은 우수한 경향이 있습니다. 따라서 압축 압력을 조절하여 밀도와 타정 강도의 균형을 맞춰야 합니다. 대립 분말(예: 굵은 골재)은 골격 구조를 통해 콘크리트에 압축 지지력을 제공합니다. 미립자는 공극을 채워 밀도를 향상시킵니다.
결론
일반적으로 소립자 분말은 압축 강도와 밀도를 향상시키는 데 더 효과적이지만, 압축 저항성을 증가시킬 수 있습니다. 대립자 분말은 특정 조건(예: 최적화된 입도)에서 구조적 재배열을 통해 더 높은 압축 변형률을 얻을 수 있습니다. 실제 적용에서는 재료 특성(예: 가소성, 취성)과 공정 요구 사항(예: 압력 범위)을 기반으로 적절한 입자 크기 범위를 선택하는 것이 중요합니다.
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