密度的定义：

密度(density)乃是指物质单位体积的质量。

D＝W/V         也就是 D＝W/Wa－Ww         通常以g/cm³表示。

Wa：样品在空气中所称之重量。        Ww：样品在水中所称之重量。

依产品而言：

1：致密性密度Da(不吸水产品)：如橡胶产品、塑料产品、硬质合金、贵金属等。

2：体密度Db(吸水性产品)：如粉末冶金、精密陶瓷、氧化磁铁、吸水性材料等。

依根据ASTM、MPIF 、JIS 、GB/T 5163准则所规定而言：

致密性密度为不能渗透性粉末烧结产品或孔隙小于2%多孔性产品。

体密度可渗透性粉末烧结产品或孔隙大于2%之多孔性产品。

真密度定义：

密度依定义之不同可分为：「真密度」「粒子密度」「外观密度」等。

A、真密度：

依物质自身所占有之体积所求得之密度。

B：粒子密度：含存在表面四周凹凸的粒子所得之体积为主所求得之密度、含以下3种类体积。

1、粒子物质自身的体积

2、粒子内闭细孔之体积

3、粒子表面凹凸部空间之体积

C：外观密度：在一定容积的容器内，粉体装填满杯、此内容积之体积所求之密度。此体积包括以下5种类之体积。

1、粒子物质自身之体积

2、粒子内闭细孔之体积

3、粒子表面之凹凸部之空间之体积

4、粒子和粒子之间隙之体积

5、粒子和容器之间隙之体积

根据粒子的形状，装填的方法和容器的尺寸大小。密度値有所変化。又分为松密度和振实密度。

但是在样品内部和外部存在不连接空间（闭细孔）时，此内部空间因为空气无法到达、厳密的说测定结果接近于「真密度」。

密度相关术语说明和演算：

一、浮力：

物体在水中时，水给予物体一个向上的作用力，这个作用力称为浮力。   

B=V XD

二、影响浮力的因素：

1.物体没入液体中的体积 V       2.液体的密度 D。       

三、浮力的计算公式：

    浮力 = 物体没入液体的体积 X 液体密度　

(B = V_{没入液体部分} x D_液体密度)        当D=1 g/cm³时  B=V

   浮力 = 物体没入液体后所排开的液体重

四、物体在水中会减轻重量，这是因为浮力会抵消部分物体的重量所致。                B=V XD

　　物体在空气中重－浮力 =物体在水中重    W_空气 － B = W_水中 

也就是说浮力 =物体在空气中重－物体在水中重。B = W_空气－W_水中 

密度的量测：

A：简单的几何形状〈诸如实心圆柱体或长方形棒条〉：

其体积可精确的测出，则其总体密度〈B〉可由干燥重量除以实测的体积来决定。以下是一些简单几何形状的总体密度计算案例：

实心圆柱体                B_c = D/Vc = D/(pr²h)      (2.1)

长方形棒条或平板          B_r = D/Vr = D/(lwh)      (2.2)

Bc，Br和Vc，Vr分别为实心圆柱体和长方形棒条的总体密度和体积。

D：为所测试之形体的重量

r：为半径，h：为长度，l：为长度，w：为宽度。p=3.14。

B：形状复杂之物体的总体密度：

一个任意成形的粉末冶金零件和精密陶瓷组件，其体积是很难由市面上所谓标准

量规与量计给予精确的测量。如分厘卡和测径规….等。所以要使用何种精密方

法去量测体积呢？

可由阿基米得原理来测试，此法为根据物体在空气中的重量，若欲测试之组件没有

与表面相通之孔隙，则可直接浸于水中测试重量。此为不能渗透性产品或孔隙小于

2%多孔性产品。

在阿基米得原理中密度的测试只有二个变数Wa/(Wa-Ww)。

称致密性密度(Apparent Density)。

Wa：样品在空气中之重量         Ww：样品在水中之重量

而多孔性产品所需要的体密度的测试却是三个变量Wa/(Wb-Ww)。

又称体密度(Bulk Density)。

市面上之比重天平：

1.         有天平加装自制的比重架形成比重天平，自己用计算器加以计算。(任何天平皆可以如此为之)

2.         有原厂写好简易程序再加装自制比重架形成比重天平。全部是二个变数Wa/(Wa-Ww)。如mettler、sartorius、precisa、shimatsu、and…等。

3.         Mirage专业比重天平。温度补偿问题、固、液两用、变化率、材料%比、上下限比较器功能、有效位数。

4.         还有我们的专业比重天平。

我们产品的特色：

1、完全依据ASTM D792、GB/T 1033、EQV/ ISO/DIS 1183、JIS K7112、MPIF42所设计制作而成。

2、为了让我们的产品达国际化水平，我们制作时所考虑的条件：

A、线的影响：

(a)   固体比重测量时比重吊篮所用的细线是否<0.6m/m(在0.01g精度之天平)。

(b)  因为根据JIS对比重吊篮线粗细研究报告得知Φ1m/m没入纯水10mm中将造成约7.9mg的浮力。

(c)   液体比重测定时，所使用玻璃球之吊线，若为Φ0.2m/m沉入纯水中10mm，则将造成0.3mg之浮力。

故测量比重之线径符合上述之规定，测出之比重值才属准确。

B、表面张力的影响：

C、气泡的影响：

气泡会使测量物产生浮力，造成比重测得之误差。如测量物上有附着外径1mm之气泡，将造成0.013g之浮力，使得比重测定结果造成影响。故在测量时气泡问题是要十分注意的。

D、又根据JIS采用的阿基米得原理之研究报告：比重之有效位数和称重精密度有关。以比重1.200的样品而言，称重精密度在0.01g时就必需要5.65g的样品重量。如下实际的实验表可参考之：

E、水温度和密度之关系: 在一大气压下,于3.96℃时水的密度值最大.

F、水容器尺寸规定：当样品放入水中，容器的水位上升不可超过2.5mm。

各行各业的密度测试法：

一：橡胶密度的量测：

硫化vulcanizationcure：

橡胶大分子在加热下与交联剂硫磺发生化学反应﹐交联成为立体网状结构的过程。经过硫化后的橡胶称硫化胶。硫化是橡胶加工中的最后一个工序﹐可以得到定型的具有实用价值的橡胶制品。在橡胶的网状结构中﹐硫磺交联键的密度﹐决定着橡胶的硫化程度。后者在工艺实践中﹐是以胶料宏观的物理机械性能或橡胶黏度的变化来判断的。

二：塑料颗粒密度的量测：

A：「热塑性塑料颗粒」（Thermoplastic Particles）：

在常温下通常为颗粒状，加热到一定温度后变成熔融的状态，将其冷却后则固化成型，若再次加热则又会变成熔融的状态，而可进行再次的塑化成型。因此，热塑性塑料可经由加热熔融而反复固化成型，所以热塑性塑料的废料通常可回收再利用，亦即有所谓的「二次料」。

B：「热固性塑料颗粒」(Thermosetting Particles)：

热固性塑料则是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态。因此，热固性塑料无法经由再加热来反复成型，所以热固性塑料的废料通常是不可回收再利用的。

塑膠成品：

舉凡顆粒、片狀･薄膜、棒・管、成形体等都是密度測定対象，範囲廣泛。而基于成本和质量上的考虑，都必须量测其产品的密度值。

成品依用途可分为软质与硬质两大类。硬质主要用在水管，塑料地板。软质主要用在玩具，合成皮，手套等。薄膜用途中使用最广泛的是农业上的塑料布，电线被覆的绝缘材料中则以软质聚氯乙烯为最多。

塑料密度(Density)：

一般PP比重都在0.900附近，添加增核剂0.5%可改善一些物性，也让比重稍微增加，但都不若LDPE，HDPE般比重会影响增加冲击强度，光泽性和刚性。PP比重增加会增加刚性，维氏软化点和降伏点抗张强度如图1、2、3所示，也说明了PI值与刚性的关系以及表3不同密度PP差异性供参考。

图1 密度与刚性对应关系图

图2 密度与维式软化点对应关系图

图3 密度与降服点抗张拉力刚性对应关系图

三：磁性材料的密度量测：

在较弱的磁场下，易磁化也易退磁的一种铁氧体材料。有实用价值的软磁铁氧体主要是锰锌铁氧体Mn－ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni－ZnFeO4。

铁氧体属于氧化物系统的磁性材料。可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。

分子理论：

一块未经磁化的金属材料中，其分子任意排列如图 1。

当金属块被磁化后，所有分子皆排列整齐，各分子的北极都指向同一方向；各分子的南极则指向另一方向。

当所有的分子被磁化而排列如图2时，该金属块就出现南极与北极。同时，该磁铁也有一磁力场，其强度相当于各分子力场的总和。

软磁材料须具有以下之条件：

1、大饱和磁束密度Bs值。

2、小矫顽磁力Hc值。

3、大导磁率μ值。

4、高阻抗ρ值。

其中：

1、磁束密度Bs与材料的致密性程度有关。密度愈高Bs愈大。

2、矫顽磁力Hc、导磁率μ则与材料之成份及显微组织有很大关系。

四：耐火材料的密度：

密度与强度反应产品的质量与制程的稳定程度是非常可靠的特征。但对耐火材料而言，密度大与常温强度高未必反映质量的绝对精良。如玻璃质含量高密度大常温压碎强度高，但经高温烧制的耐火砖的高温强度差。一般言之，密度大高温强度高，明确的反应质量精良。密度上升，孔隙率下降，强度随之上升。耐火材料的孔隙率一般在10~30％。

1.        密度Density：

耐火材料的致密程度可从吸水率、体密度、表面孔隙率与真孔隙率看出。

体密度g/cm3＝单位体积之重量

吸水率％＝耐火材料在煮沸中所吸收的水÷耐火材料在干燥状态之重量。

表面孔隙率％＝耐火材料在煮沸后吸水孔隙的体积÷耐火材料体积。亦就是被吸收水之重量÷耐火材料体积。

真孔隙率％＝所有孔隙率的总体积包含开放孔隙、密闭孔隙体积之和。

真孔隙率％＝(比重－体密度)÷比重

孔隙率增加，体密度减少。体密度为烧制中耐火材料致密化的指标。

下列是耐火材料的物性：

五：土壤堆体密度测量方案：石蜡膜法(Parafilm Technique)

1、把样品给予粉碎并经过一个>2mm的筛子，过滤并丢弃含量>2mm的部分。回收剩下的部份并放入110℃干燥。

2、取3次土壤堆粉末为样品，将每一次土壤粉末经压缩成块状。

3、称其每一样品之重量为W1。

4、将蜡粒倒入腊炉中在120~150℃之间溶解为液体。

5、浸一下每一生胚土堆于腊中而干燥，确认土堆完全的封口。假如还能发现孔洞，用棒子沾热蜡填补空洞。不能再将整个浸泡。因为会使蜡被覆太厚。

6、称已被覆的土堆的重量W2

7、浸没已被覆的土壤于水中并称重量W3，假如土壤是浮起，则需利用抗浮架。

8、利用GH-200P求出土壤堆体密度

六：泡绵产品密度测量：

泡绵产品分类：

泛用泡绵   泛用泡绵   吸音泡绵 难燃泡绵   海藻泡绵    惰性泡绵 

波浪切面泡绵CN电切泡绵角锥泡绵健康床垫   再胶合泡绵  高周波泡绵

针对海绵吸水性产品，我们用2种不同的机型分别测试，测试结果如下：

1:一般橡塑料比重计，它只是二个变量，D=(W1*P1)/(W1-W3)，只能测不吸水性产品的比重，若将它使用于吸水性产品，其测试结果如下所示。

此结果因试样吸水的原因，造成水中的重量一直变大，体积逐渐变小，密度值也因此变大。

二：吸水性专用比重计，就是针对吸水率太强的产品，它具有三个变量D=W1×P1/(W2-W3)，其测试顺序是将试样先称干重，加以饱和水做为防水处理后，在空气中称防水处理后的总重量,再置入水中称水中重量。酒精

 此结果因以饱和水做为防水处理，故测试稳定。

七：木材密度测试方法：

测试块状木材密度(基本密度和体密度)或仅仅木材实体(细胞体密度)的方法，在细胞体已除去空洞、微小孔隙、水含量。去得到此样品的质量不是很困难。样品的体积可由

(a) 在生胚基础上(测量当细胞体完全在纤维饱和点)

(b) 在任何水份上

条件：

所以木材密度的测定必须在下列的条件下：

1、质量体积

2、烘箱干燥

3、烘箱干燥至含12%水份

4、烘箱干燥在纤维饱和点以上

基本密度：应用阿基米得原理

A：一块肉眼可见的已吸水木材样品的基本密度是应用阿基米得原理加以测量。以下是实际的处理顺序：

1、先将待测木材样品放至于烘箱100℃内烘干约20小时，然后快速测其重量为W3。勿让木材产生回潮。

2、在将木材浸泡于水中使其吸水至饱和状态，然后夹起来擦干外表多余的水珠，测其木材在空气中之重量为W1

3、在将木材放入水中测其水中之重量W2。

样品的基本密度＝(干燥重量/ 生胚体积)        

W3 x  F      干燥重量×液体密度

                                         基本密度g/cc = --------------- ＝----------------------------------

(W1-W2)    体积＝浮力 = 物体没入液体后所排开的液体重

干燥重量×液体密度            干燥重量×液体密度

                                       ＝---------------------------------- ＝ ----------------------------------

W_空气－W_水中                                      W_饱和－W_水中  

八：碳化硅制品密度：

结晶碳化硅（Ｒ－ＳｉＣ）是一种高级ＳｉＣ结构材料，具有单相性，它的导热性、导电性、抗化学侵蚀性能和热稳定性优异。Ｒ－ＳｉＣ的烧结温度高、气孔率高（１４％～１６％），它的体积密度低（２．６０～２．７０ｇ／ｃｍ３）

产品测试：

生胚部品：花费时间：30秒/1 个   取块状量测。  利用封蜡法量测：GH-200P

烧结后样品：花费时间：50秒/1 个     利用封蜡法量测：GH-200P    

测试设备：陶瓷专用比重天平，精度0.001 g/cm3

测试前条件：水温25度，水比重0.99704；蜡温120度，蜡比重0.9000

九：硬质合金密度的测量：

由于钨合金本身的密度高，虽然使用粉末成形机成形制造。根据ASTM B311、

GB/T 3850与MPIF Standard 42和ISO 3396规章所规定。此类产品属于不可渗

透性烧结产品和硬质合金或孔隙小于2%之多孔性产品。其密度之量测方法采用

阿基米得原理的水中置换法原理。

钨的物理特性：

1、『钨』是耐高热材料：

钨的熔点是3380℃是金属中最高、而铁的熔点为  1500°C。

2、『钨』是硬金属材料：

钨和碳加以结合可以形成超硬材料，其硬度仅次于钻石。

3、『钨』是重金属材料：

钨和黄金都是重金属，其钨的比重是19.3 g／cm3和黄金相同。

是铁的2.5倍、是铅的1.7倍。

十：精密陶瓷之密度量测 ：     

密度是精密陶瓷中最常被测定的性质，可做为烧结体致密程度的依据。

根据ASTM C20/C134/C437中对密度量测的说明，密度通常分为：

壹、理论密度：Theoretical density 又称真密度。对粉末每个颗粉体完全没有孔洞

             时的密度。

貳、体密度：Bulk density 在计算密度时，将体积(分母)部份的计算考虑开放孔洞

            和封闭孔洞。所测之值是四个密度中最小。

參、视密度：Apparent density在计算密度时，将体积(分母)部份的计算考虑封闭

            孔洞。样品测试之前先将放入水中给予煮沸，以将开放孔洞内之空气赶走，使水将其饱和。

肆、相对理论密度：Relative Theoretical density 为体密度和理论密度之比值。

在以上的四项密度测量法中，除了理论密度的量测必需利用X-RAY之外。其它如体密度和视密度皆可使用本公司产品加以轻易的量测。

体密度的测定方法有二：  

1、应用阿基米得的液体媒介法。 体密度/理论密度＞95%则用水媒介法。

2、应用封蜡法。孔隙大且多时以此最佳

1、阿基米得的液体媒介法：

利用水媒介：

Db＝(样品在空气中干重×水密度值)/(样品饱和水在空气中重量－样品饱和水在

水中重量)  使用本公司的GH-200P机型的A程序即可。

2、封蜡法：将干燥之样品浸入蜡液中，使其表面涂上一层蜡而将开放孔隙完全封闭而测得样品之密度。

使用本公司的GH-200P机型的C程序即可。

l         视密度的测定方法：

又称湿密度测定方法，不含开放孔洞但含封闭孔洞之密度值。样品测试之前先将放入水中给予煮沸，以将开放孔洞内之空气赶走，使水将其饱和。

使用本公司的GH-200A、GH-200E、MD-300S、SD-200L机型皆可。

以上所测密度之结果为：由小而大

体密度＜视密度＜理论密度

比重天平比较表：

由于进口比重套件昂贵，约RMB5,500~7,000(依厂牌不同)，所以国内竞争厂家为了降低成本，都采用自制简易比重架。

请参考我们产品的特色说明。