Роль сдвиговых деформаций консолидации порошковых материалов

Abstract

Приведены результаты исследования механических свойств прессовок металлических порошков, испытанных на диаметральное сжатие и четырехточечный изгиб. Установлена линейная зависимость между прочностью прессовки и усилием прессования во всем диапазоне давлений. Существование такой связи объяснено в рамках модели индентирования, где приложенное усилие пропорционально площади контактного пятна. Совершенство контакта обеспечивается большими сдвиговыми деформациями в приконтактной зоне. Показано, что использование специальных схем уплотнения (разновалковая прокатка) активизирует сдвиговую деформацию и, как следствие, значительно увеличивает сырую прочность прессовок.

Наведено результати дослідження механічних властивостей пресовок металевих порошків, випробуваних на діаметральне стиснення й чотириточковий згин. Встановлено лінійну залежність між міцністю пресовки й зусиллям пресування у всьому діапазоні тисків. Існування такого зв‘язку пояснено в рамках моделі індентування, де прикладене зусилля пропорціонально площі контактної плями. Досконалість контакта забезпечується великими зсувними деформаціями в приконтактній зоні. Показано, що використання спеціальних схем ущільнення (різновалкова прокатка) значно активізує зсувну деформацію і, як наслідок, значно збільшує сиру міцність пресовок.

Mechanical properties of compacted metallic powders have been investigated using diametric compression and four-bending test. Experiments have shown that the strength of compacts, determined by the results of the Brazil test, is higher as compared with the data obtained from four-point bending. The paper proposes to use a four-point bending as the basic test for compacts. Besides information about raw strength of compacts, this test method allows obtaining additional information on the elastic modulus, tensile yield point and the amount of deformation before fracture in the case of testing of metallic compacts. For compacts based on titanium metal tested by four-point bending, the linear relation between the strength of the compact and the stress of compacting was established in the whole pressure range. The existence of such relation can be explained in the framework of indentation model, that uses applied force proportional to the square of contact. The accuracy of contact is controlled by high shear deformations in the near-contact zone. It is shown that the use of special packing schemes (rolling with rollers of different diameters) allows to promote shear deformation, and to increase the strength of the compacted materials.