粉末冶金中，有时会用到理论密度，用途一般有四：估算试验用料的质量；估算生坯能达到的最高密度；计算致密度；计算粉末锻造的目标密度。谬论以铁基粉末冶金为例。

计算理论密度时，可以根据以下公式计算：

      d=1/w      （1）

式中w=a/da+b/db+…，其中：d－理论密度(g/cm³)；a，b－分别为a，b组元的质量百分数；da，db－分别为a，b组元的理论密度(g/cm³)。各组元的理论密度可以有手册查出，近似计算时也可以用致密件的密度，比如铁，可以使用纯铁的密度。

有时企业中的材料配方会是这样的，即把铁粉作为100%，其余配料均采用外加，比如铁粉100%+铜粉2%+石墨0.7%+…。这种外加方式的材料配方，比如把各组员含量转化为百分比后才能进行计算，否则可能会出现较大误差。转化百分比可以根据以下公式计算：

A%=a/∑*100%；B% =b/∑*100%；…   (2)

式中∑= a+b+…；A、B、…，表示各组员的名称；a、b、…，表示各组员所占的比例；在上例中，a、b、c分别为100、2、0.7、…。

式（1）的公式是没有不妥的，可我觉得如果各种情况都按照式（1）去计算，有时可能会产生较大误差。如果是用料质量计算，可以直接根据算出理论密度和试样体积及试样个数计算，建议在根据式（1）计算的结果上，略微增加配料质量，比如5%左右，防止试样用料不足。如果是估算生坯能达到的最高密度，建议忽略粘结剂，其余的各组员都要参与计算，忽略粘结剂的理由是粘结剂占用的体积可以忽略。如果是计算致密度，可以由理论密度和干密度计算，计算理论密度时，建议忽略在配方中加入的目的是利于成型而烧结后又不存在的组员，比如粘结剂、成型剂等，即只计算烧结后还存在的组员；石墨比较特殊，因为它在烧结中有烧损和合金化，而且还有残余，建议这个要根据实际情况，如果烧结后以石墨存在为主，可以按照把石墨组员计算进去，如果已合金化为主，可以不把石墨计算进去。如果是计算粉末锻造的目标密度，粉末锻造目的是获得较高密度，石墨存在一般以合金化为主，计算理论密度时，可以不把石墨算进去，其余情况和计算致密度情况一样。

理论密度计算公式是根本，不管谁算，都要使用这个公式，可要是不根据实际情况具体分析，一律一层不变的使用这个公式，有时候计算出来的数值，自己都不敢相信。对待公式，一定要理解其内涵，要知道其使用的具体情况，然后根据实际情况灵活运用，否则就是生搬硬套。万变不离其宗，这儿的宗就是公式，变是指要要根据实际情况，灵活使用，任何东西都不是一层不变的，世界上唯一不变的东西就是变。比如某配方材料，根据公式把全部配方都计算在内，算出来的理论密度为7.46，然而通过粉末锻造后的密度达到7.71，这显然是不合适的；如果把配方中的粘结剂、成型剂等不计算在内，则理论密度计算出来的数值为7.74，显然这个数值更接近实际，通过这个小例子可以看出，如果一味的照本宣科，有时候会出笑话的。

    本文所说的理论密度，并不是严格意思上的理论密度，严格意义上的理论密度，要知道材料的各组员组成百分比及他们晶胞结构等信息才能算出，粉末冶金材料成分复杂，烧结后材料的各种结构及比例更难以确定，因此对于粉末冶金材料来说，严格意思上的理论密度很难甚至无法算出。这儿说的虽不是严格意义上的理论密度，但这个东西，不论是试验，还是生产，都有一定的指导作用，都是有实际意义的。

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作者简介：李其龙，男，硕士学历，主要从事材料科学与机械加工方面的研究。Email：li-qilong@163.com

 

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