Запропоновано умову пластичності для порошкових матеріалів, у якій враховано локальний характер процесів ковзання та пластичної деформації частинок. Для кількісної оцінки ступеня локалізації контактної взаємодії частинок використано відносну долю активного об'єму за М.Ю. Бальшиним. Показано добру відповідність розрахованих та експериментальних даних при опису процесу ізостатичного пресування сферичних порошків свинцю й олова. Розглянуто як густина матеріалу та тиск впливають на форму поверхні плинності та характер об'ємної деформації. Наведено методику визначення емпіричних параметрів умови пластичності, оцінено ці параметри для піску.

Проведено експериментальне та числове (методом кінцевих елементів) дослідження впливу схеми формування на розподіл властивостей облицювання кумулятивних зарядів, що виготовляються з композиційного гетерогенного порошкового матеріалу. Розроблено методику експериментального дослідження кінетики течії частинок порошку. Показано, що використання складових пуансонів та розбиття матеріалу, що формується на ряд підобластей з їх почерговим ущільненням забезпечує найбільш рівномірне розподілення густини виробів. Розглянуто вплив напрямку сил тертя об стінки матриці на процес ущільнення виробів, що мають неперпендикулярні до напрямку пресування поверхні. Отримані результати дозволили вибрати оптимальну схему пресування з урахуванням технологічних особливостей, пов'язаних зі складом порошкового матеріалу та службовими характеристиками.

Проаналізовано особливості високошвидкісного (ударного) пресування металевих порошків. Показано, що у випадку ударного пресування порошки ущільнюються до відносної густини, яка складає 97 % від теоретичної, за умов разового прикладання навантаження. Тиск високошвидкісного пресування, як правило, вищий від статичного для тієї самої густини спресованого порошку. Зусилля випресовки виробів із матриці у порівнянні з статичним пресуванням знижується в 1,5 - 2,5 рази. Попередня підпресовка порошку знижує витрати на тертя і забезпечує більш рівномірний розподіл густини за висотою виробу. Подано рекомендації щодо швидкості навантаження та використання цього методу залежно від форми виробу. Наведено приклад використання високошвидкісного пресування для виготовлення ущільнювального кільця великого діаметра з мідного порошку.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж306.22-1с + К390.4-18

Рубрики:

Міцність матеріалів

Пресування металевих порошків і металокерамічних сумішей

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: візіопластичність, пористе тіло, функції напружень, статично можливі поля напружень, метод R-функцій
Індекс рубрикатора НБУВ: К390.4-18

Рубрики:

Пресування металевих порошків і металокерамічних сумішей

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: паливні елементи, тверді електроліти, електропровідність, потрійні системи, флюорит, пірохлор, нанокристалічні порошки
Індекс рубрикатора НБУВ: К230.63 + К390.4-18

Рубрики:

Фізичні властивості кольорових металів і сплавів

Пресування металевих порошків і металокерамічних сумішей

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

За допомогою комп'ютерної системи SIAMS-600 проаналізовано біпористу структуру нікелевого матеріалу, виготовленого з використанням пороутворювача. Показано, що у матеріалах з меншим розміром частинок пороутворювача розподіл пор за розмірами має більш вузький характер. Це пов'язано з більш якісним змішуванням порошків металу та пороутворювача. Встановлено, що пориста структура матеріалів має анізотропний характер, до того ж форма пор витягнута перпендикулярно напрямку пресування.

За допомогою методу скінченних елементів досліджено вплив розмірів піщаної оболонки на ущільнення та зміну форми під час пересування заготовок з неохолоджених продуктів самопоширювального високотемпературного синтезу. Встановлено експериментальний характер зміни щільності заготовки залежно від товщини оболонки, яка визначає її ресурс стиснення. Для одержання високощільних заготовок необхідно, щоб ресурс стиснення оболонки був вище ресурсу стиснення продуктів синтезу. Зі зменшенням радіальних розмірів оболонки форма заготовки викривлюється через неоднорідність напружено-деформованого стану біля бокової поверхні інструмента з зовнішнім тертям.

Розглянуто поведінку порошкових матеріалів, властивості яких чутливі до третіх інваріантів напружень і швидкостей деформацій. Знайдено тензорно-нелінійні співвідношення між напруженнями та швидкостями деформацій для ізотропного стисливого матеріалу. Сформульовано обмеження на матеріальні параметри моделі, що забезпечують її коректність. У межах розвинутих модельних уявлень одержано оцінки осьового та радіального тиску під час пресування в матриці, що обертається. Встановлено, що трьохінваріантні моделі більш точно описують зниження робочих параметрів у разі збільшення швидкості кручення, ніж моделі, що містять перші два інваріанти.

На підставі модельних уявлень щодо макроструктури пористого тіла та кількісних характеристик, які її визначають, у критеріях регулярності побудови запропоновано аналітичний опис кінетики капілярного транспорту змочувальної рідини, в тому числі, під час її переміщення проти сил тяжіння з урахуванням можливого часткового осушення порових каналів. Експериментально досліджено швидкість капілярного просочування й висоту підйому дистильованої води, етанолу й ацетону в високопористих зразках, виготовлених із порошків міді, бронзи, хромонікелевих сталей, титану та його сплавів, дискретних волокон міді й титану різних діаметрів, а також сіток різного переплетіння. Показано широкі можливості керування капілярними ефектами в пористих структурах різної будови з використанням технологічних методів.

Розглянуто зв'язок теорії консолідації М. Ю. Бальшина з сучасною механікою компактування. Проаналізовано основні принципи М. Ю. Бальшина та сформульовані ним положення теорії пресування порошків. Установлено зв'язок принципу ідентичності з гіпотезою існування репрезентативного елемента, висвітлено один із можливих шляхів визначення його розмірів. Основну увагу приділено гіпотезі суцільності та її застосуванню. Відзначено зв'язок між теорією консолідації та концепцією середньоквадратичних в'язких напружень В. В. Скорохода. Визначено проблеми М. Ю. Бальшина, що можна розв'язати за допомогою концепції середньоквадратичних в'язких напружень. Констатовано відносне вирішення проблеми визначення розподілу густини. Розглянуто проблеми руйнування порошків безпосередньо в матриці. Оцінено внесок вчених Вірменії, Білорусі, Росії та України в становлення сучасної механіки компактування.

Одержано ультралегкі конструкційні металічні матеріали на основі піноніхрому та сітчастих "сендвічів" із нержавіючої сталі з пористістю 90 - 95 % та високими показниками питомої міцності. Для деформації стисненням піноніхрому та пінонікелю виявлено ефекти втрати стійкості та неоднорідної деформації по висоті, які продубльовані в разі радіального деформування модельних стільникових структур. Встановлено, що основою цих явищ є локальні структурні арки в матеріалі. Запропоновано модель арочного елемента структури та розв'язано пружну задачу його деформування, що адекватно описує ефект утрати стійкості.

На підставі числового розв'язку задачі про неізотермічне ущільнення та охолодження в'язких стисливих середовищ у циліндричній камері проаналізовано вплив теплових факторів і геометричних розмірів зразка на характерний час двох автономних процесів: просторове поширення зони стиснення у зразку пошарово; доущільнення безпосередньо в зоні стиснення. Виявлено, що ефект уповільнення процесу ущільнення (індукційний період) збільшується з віддаленістю перерізу зразка від поршня, який переміщується, та з погіршенням умов теплоізоляції торцевої площини зразка. Підтверджено й обгрунтовано відомий експериментальний результат щодо існування двох критичних розмірів зразка, які зумовлюють отримання безпористих матеріалів.

Установлено нові особливості кінетики ущільнення за неізотермічних умов: наявність індукційного періоду, протягом якого ущільнення практично не відбувається, та можливість "вибухового" характеру ущільнення. Числові розрахунки дозволили уточнити картину ущільнення в хвильовому режимі та виділити два автономних процеси: поширення зони стиснення в просторі від шару до шару, ущільнення матеріалу за часом у зоні стиснення. Показано, що збільшення початкової висоти зразка спричинює перехід від регулярного до хвильового режиму ущільнення.

Теоретично досліджено критичний радіус включення, який відповідає моменту відшарування матеріалу пористої матриці від жорсткого вкраплення. Аналіз граничного стану базується на критерії В. В. Скорохода. У розрахунках враховано зміну пористості та накопиченої деформації твердої фази матеріалу за умови пластичного деформування. Показано, що величина досліджених характеристик залежить від концентрації включень та пористості пластичного шару. Одержано залежності нагромадженої деформації твердої фази від пористості.

Вивчено закономірності пресування виробів із порошку стабілізованого діоксиду цирконію, синтезованого методом золь-гель, а також їх структуру та властивості. Досліджено параметри пресування. Відзначено, що співвідношення між густиною брикетів та тиском пресування можна описати рівнянням Бальшина. Установлено, що параметри рівняння лінійно залежать від тривалості синтезу діоксиду цирконію.

Досліджено вплив фракційного складу бідисперсних сумішей на їх пористість у процесі формування деталей типу "фільтр" вільною насипкою. Розроблено номограму залежності пористості бідисперсних сумішей від вмісту та розміру складових. Запропоновано методику прогнозування пористості матеріалу залежно від процентного вмісту компонент у ньому. Розроблено комп'ютерний експрес-метод визначення пористості плоских деталей.

Ключ. слова: прочность, неспеченные прессовки, разрушения, когезия, угол внутреннего трения
Індекс рубрикатора НБУВ: К390.4-18

Рубрики:

Пресування металевих порошків і металокерамічних сумішей

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто ретроспективу, сучасний стан і можливі перспективи розвитку основних моделей технологічних процесів порошкової металургії. Особливу увагу приділено реологічній концепції спікання та деформування, а також концепції "середньоквадратичних", які розглянуто як ідейне джерело багатьох існуючих моделей. Розглянуто сучасні узагальнення моделей спікання на випадок анізотропії та фазових перетворень у матеріалі матриці. Моделі пластичної та нелінійно в'язкої течії, які випливають з концепції "середньоквадратичних", порівняно з іншими теоріями течії пористих середовищ. Установлено зв'язок між ними. Розглянуто можливість використання ідей, пов'язаних із згаданими концепціями, під час вирішення актуальних проблем технологій матеріалознавства.

Розглянуто можливості інтенсифікації процесів обробки тиском порошкових матеріалів шляхом керування силами контактного тертя. Показано, що сили тертя можуть справляти негативний і позитивний вплив на ущільнюваність пористих заготовок. Наведено приклади реалізації ряду схем ущільнення з використанням активних сил тертя.