GB T 5250-1993 可渗透烧结金属材料 流体渗透性的测定.pdf

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1、中华人民共和国国家标准可渗透烧结金属材料流体渗透性的测定Permeable sintered metal materials-Determination 。ffluid permeability GB/T 5250- 93 代替GB5250 85 本标准等同采用国际标准IS04022-1987.P 在孔试样的上攒和下游之间的压力差单位口，口1m:;/s p p, p, p, 国家技术监督局1993-12-24批准1994-09.01实施二.;(GBjT 5250-93 续表1名称符号定1 单位压力梯度.P / e 三HL试样的单位厚度产生的压降Paim 一一-流速QIA 体积流量与试验面积之比

2、m/! 试验面积A 垂直于流体流动方向的多孔金属的面积m 厚度e 在流体流动方向的试样尺寸m t圭度I 圆筒长度(见图2)m 密度 在平均温度和压力下流体的密度kg/m3 动力粘度曹I牛顿定律所确定的动力粘度系数Pa . S 平均绝对温度T 在试样上游和下游两侧的流体温度的平均值K 空白压降P, 当试验仪器的试验位置不放试样时，在上游和下游的测压口之间观察到的压降Pa 4 原理让已知粘度和密度的试验流体通过试样，并测定其压降与体积流量。粘性和惯性渗透系数由压降、体积流量、流体的粘度与密度，以及流体透过多孔金属试样的几何尺寸等参数所确定。5 援置5. , 夹具夹具主要根据试样的形状、尺寸和物理特

3、性进行选择。本标准提供r两种不同类型的适用于测定多孔试样流体渗透性的夹具。5. ,. 1 平板试样试验夹具这种类型的夹具适用于在平板多孔试样局部区域进行无损试验。平板试样被夹在两对柔软的密封环之间。里面对密封环的平均直径为队，与试验区域相吻合g外丽一对榜封环的平均直径为马，在试验区域的周围构成一个加压的保护环，防止试验区域的边缘泄漏。保护环试验区的宽度应不小于试样的厚度，即.D 1. - D1 ._ 2 . 保护环试验区靠内外室压力相等，使边缘泄漏减至最小。在试样上游一侧，尽量加大联接内在和外宫的通口g在试样下游一侧，内室通向流量汁，外室经过压力平衡阀通向大气，调节阀门使内外重压力相等。推荐用

4、0型密封环密封。为了克服多孔金属表面缺陷及不平整性，密封环应有足够的柔软性。在有些情况下.为了确保无漏密封，应给内外室分别加载密封。两个上密封环和两个F密封环应彼此相配合(见图1)。28R 8 一7 b GB(T 5250-93 1 2 ， / / / 放空到大气氛比量计3 辑b0:; L 流量计a 0; 问 Pb二俨1屿P只议f试样钱aPa - P. 因I保护环试验夹具示意图1 夹紧力;2一试验流体人口，3一尽量加大的通口刊试样$5 可调压力平衡阀;6内密封0型环，7外密封0型环;8 来自调压控制阀的试验流体入口5. 1.2 管(筒)状试样的试验夹具用夹具夹着试样轴向的两个端面，使试验流体通

5、过管壁由内向外渗透。如图2所示，流量i十安放在试样的t游。为了克服多孔金属试样表面的不规则性，应使用足够柔软的密封环，以确保密封。189 G/T 5250-93 l 二一一2 I . I 门r-寸Q, d , 1 1 1 1 飞1 1 回流量计FL PI Q 议样归p, p，丁V/ 111可圃 -1 kLJ lJ V LJ 线，13 /1- / I IA Tit f - ?, 线图2管(筒)状试样的试验夹具示意图1 央紧力，2密封圈，3-试样，1 密封圈tt 直dc;应相直径d相近.距离hI世尽可能短，使仪器的修正值最小。5. 2 试验流体在大多数情况F，以气体作为试验流体(见附录扣。气体应洁

6、净千燥。在需要使用液体的情况.要求液体干净且不含有溶解性气体。E试样板状试样直径应大于粉末颗粒直径的100倍，厚度应大子粉末直径的10倍，试验区域的厚度偏差应小子5%，管状试样的长度直径比(L/d)应不大于37 试验步骤7.1 试样预处理必要时应清洗试样.去除油脂和其外来异物，且进行干燥。清洗方法参照GB5165。7. 2 试样JL何尺寸的测量和面积计算7. 2. 1 量具测微尺端面的尺寸应不大于试样表面的不平度，不小于孔隙尺寸。7.2.2 平板试样测量试样厚度和直径。7.2.3 管(筒)状试样测量特11:和端头内外直径。厚度D(lnr ) e 旦去7l 1面积二hlGB/T 525093 )

7、 r n-1A l-J八二U-r -A . ( 2 ) 式中:D 二-互. ( 3 ) )-d 当一言一O.ld时)-d e = 2一( 4 ) -Z Z A . ( 5 ) 7.3 压降测量可分别测定试样上游和下游的压力，然后取其差值。也可以用示差压力计报示数字。空白压降是在流量要求的范围内，不放试样观察到的压降。空白皮降最好不超过压降的10%。7.4 流量测量使用标准流量计。所拥IJ得的流量应校正到平均压力和温度下的值。7. 5 压力和温度测量测量流量计和试样位置的温度，及试样位置的压力，用以校正流量计的读数，计算平均流速，确定试验流体的密度和粘度。B 结果的计算及表示流量的测量点至少取5

8、个，等距离分布在流量读数区间内，最高读数应比最低读数至少大10倍。8. 1 平均流量流量计的读数Q，如果不是在校准时的压力和温度F使用，则应予以校正。校lE系数c由仪器制造厂家提供。校正后的流量也按下式计算:Q嗣=C,Q, . ( 6 ) 经过校正的流量计读数Q.再用校正系数C，变成多孔试样中的平均流量Q。从气体定律口I推得F述计算式:J-T P-P QE 一C . ( 7 ) 平均流量为Q= c,Q. . ( 8 ) 总校正系数为Co二C，C，因此，平均流量Q二coq( 9 ) ) nv 1 ( 8. 2 结果计算粘性渗透系数和惯性渗透系数由同一时间的若干个(至少取5个)流量和压降读数确定。

9、表征结果的方程式为GB/T 5250-93 主主主=i.QE-LiQ7e 中，AI可 中立. ( j 1 ) A、亨则1一仇+ 町-m山一胁1俨一一=一二XYY 飞12) . ( 13 ) . ( 14 ) 把X和Y的相应值描绘在线性图纸r.，作一条拟合最好的直线。此直线在Y轴上的截距为粘tE渗透系数的倒数非，直线的斜率为惯性渗透系数的倒数小在有疑虑的情况下，直线用最小二乘法确定。8.3 最终结果报出粘性渗透系数为若干10-12m(1m勺，惯性渗透系数为若干10-m (lm) ，相对准确度为士5%。9 试验报告试验报告包括F列各项a. 本标准编号$b. 鉴别试样的细节; 仪器类型号d. 试验流

10、体pt 结果;f. 本标准未规定的操作;耳影响结果的因素。?q? GB/T 5250-93 附录A流体渗透的机理(参考件)在大多数情况下，流体通过多孔金属的流动，通常涉及3种主要机理，它们是粘性流动、惯性流动和滑移流动。A1 粘性流动假设多孔金属材料的孔贯通连续，孔隙尺寸比试验流体的平均分子自由模大很多。达四(Darcy)提出了流体通过多孔材料流动的经验公式。用水作试验，假定损失全部是由于粘性切变引起的，则试样的单位厚度上的压降和单位面积上的流量及粘度之间的关系为2生E一豆豆e A仇. ( A1 ) A2 惯性流动惯性流动与下述因素有关.与流体通过曲折的孔隙流动时的方向变化而引起的能量损失有关

11、E与出f孔隙中局部紊流形成而引起的能量损失有关。结合达西的粘性损失方程，佛切迈尔(Forchheimer)提出如下方程(一般没有滑移流动)t;P Q亨tQZP 一二一-e A轧IA lJ; ( A2 ) 在粘性流体低速度(Q/A)流动的情况下，惯性项与粘性项相比，通常可以忽略。A3 滑移流动在孔隙尺寸极小，气体在低压或高温情况下，孔隙尺寸比试验流体的平均分子自由程大很多的假设失效。当气体分子平均自由程与多孔金属的孔隙尺寸同数量级时，发生滑移流动。当滑移流动存在时.多孔金属呈现出比滑移流动不存在时更大的可渗透性。同时，当滑移流动存在时，通常没有惯性损失c方程(A2)可以写为下列j形式llP Q亨

12、e A , . . .( 13 ) 式中z仇滑移流动存在时的渗透系数。滑移流动的校正取下式:一PM一十一只+ d AWT .,. .( 14 ) 即, =叫叶刮十仇( /5 ) 式中，B克林柏格因子。对于给定的气体和多孔材料.B为常数，且具有压力的量纲。克林柏格因-fB的值随孔隙尺寸在1气GB/T 5250 93 体分子相对质量减小而增加，随气体温度和粘度的增加而增加q因此在不同的压力(即矶和1飞)范阁内测量仇，把川dfm一直线。此直线的斜率等于H仇。此直线在仇耻的截距等于粘性渗透系数仇。A4 壁效应和终端效应在流体流动的方程CA2l中，假设孔隙是均匀连续的，而在试样的表面上发生不连续现象时，

13、则内考虑如下情况za 封入容器中的试样边缘的壁效应;b. 在所有试样的上游流体和r游流体接触面上的终端效应。对于粉末冶金材料，如果试样的直径不小于组成多孔金属的颗粒直径大约100倍时，壁效应一般可以忽略。当试样直役为颗粒直径的40倍时，误差约小于5%。当试样厚度不小于组成多孔金属的颗粒直径的10倍时，终端效应一般可以忽略不计。当有壁效应的情况卡，终端效应也依赖于表面孔隙和内部孔隙之间的差值。A5 长的多孔材料管为程(A2l和在7.2. 3条中试样面积和厚度的计算，以及7.3条中压降的测量，都是假定k游压力均匀分布于试样的每-部分。就细长的孔管而言，这种假定可能是元放的。为使流体沿着孔管厅向压力

14、降引起的误差小于5%.可采用下述方法a. 在离流体入l处的最远端插入第二个测压管，并将这个压力数值与离流体人口处最近的测压管获得的数值进行比较，b. 遮住管子一半的面积，测定未遮住部分的渗透性。比较离流体入口最近和最远的两部分面积的渗透性。附录B试验流体(参考件)在多数情况下，用气体作试验流体比液体更方便，用液体作试验有以下问题-a. 很难除去被多孔金属捕获的所有固体微粒，因此使渗透性发生变化;b. 溶解气体可能脱榕在孔隙内，导致气体国锁现象出现gC. 液体的静压力可能对测量压降增加困难;d 用液体工作耗费大，而且又脏ze. 某些金属可能对某些液体有吸附作用，由此使孔隙尺寸趋于减小;f. 由于

15、毛细效应和表面效应，液体对孔隙表团的湿润程度可能影响观测到的渗透性，尤真是种小孔隙多孔金属更是如此。然而，在少数特殊情况下，需要特定的液体的渗透性，假定使用牛顿液体，应遵守下列注意事项8. 液体必须没有固体粒子和溶解气体;b. 必须使全部多孔金属充满液体，而且在多孔金属表面，或在孔隙中不允许形成气囊飞一般说来，只有当孔隙尺寸很大时，用液体作试验才能得到与用气体相符的渗透性结果c基rr.;草原因，宁可选用气体作试验流体。但是，在以气体作渗透流体的情况下，惯性损失出现的呵能性较大，所以更有必要使用附录A巾的291 GB/T 5250-93 为程(A2)。附加说明.本标准由中国街色金属工业总公司提出。丰标准由西北有色金属研究院负责起草。本标准主要起草人邱口I昂。