Analysis of density and mechanical properties of high velocity compacted iron powder

A new method for producing higher density PM parts, high velocity compaction （HVC）, was presented in the paper. Using water atomized pure iron powder without lubricant admixed as the staring material, ring samples were compacted by the technique. Scanning electron microscopy （SEM） and a computer controlled universal testing machine were used to investigate the morphologies and the mechanical properties of samples, respectively. The relationships among the impact velocity, the green density, the sintered density, the bending strength and the tensile strength were discussed, The results show that with increasing impact velocity, the green density and the bending strength increase gradually, so the sintered density does. In addition, the tensile strength of sintered material is improved continuously with the sintered density enhancing. In the study, the sintered density of 7.545 g/cm^3 and the tensile strength of 190 MPa are achieved at the optimal impact velocity of 9.8 m/s.

Improvement of a High Velocity Compaction Technique for Iron Powder

Water atomized pure iron powder was compacted by high velocity compaction （HVC） with and without upper relaxation assist （URA） device. The influence of URA device on green density, spring back, green strength and hardness was studied. Morphological characteristics of the samples were observed by scanning electron microscope （SEM）. Green strength of the samples was measured by computer controlled universal testing machine. The results show that as stroke length increases, the green density, green strength and hardness of the compacts increase gradually. At the identical stroke length, the green density of the compacts pressed with URA devise was 2% higher than the compacts pressed without URA device. The green strength and hardness of the compacts pressed with URA device were higher than the compacts pressed without URA device. Furthermore, the radial spring back of the compacts decreased gradually with the increment in stroke length, whilst that of compacts prepared with URA device was lower.

A novel approach to predict green density by high-velocity compaction based on the materials informatics method

High-velocity compaction is an advanced compaction technique to obtain high-density compacts at a compaction velocity of ≤10 m/s. It was applied to various metallic powders and was verified to achieve a density greater than 7.5 g/cm^3 for the Fe-based powders. The ability to rapidly and accurately predict the green density of compacts is important, especially as an alternative to costly and time-consuming materials design by trial and error. In this paper, we propose a machine-learning approach based on materials informatics to predict the green density of compacts using relevant material descriptors, including chemical composition, powder properties, and compaction energy. We investigated four models using an experimental dataset for appropriate model selection and found the multilayer perceptron model worked well, providing distinguished prediction performance, with a high correlation coefficient and low error values. Applying this model, we predicted the green density of nine materials on the basis of specific processing parameters. The predicted green density agreed very well with the experimental results for each material, with an inaccuracy less than 2%. The prediction accuracy of the developed method was thus confirmed by comparison with experimental results.

High Velocity Compaction of Aluminum Powders

High velocity compaction process of atomized Al powders was studied. The green density, the maximal force and the withdraw force of specimen were investigated. The green density of atomized aluminum powder was obtained to be 2.68 g/cm3 and its relative density is about 99%. The maximal force increased proximately linearly with the compaction energy. The withdraw force was observed ranging between 30 and 70 kN. The radial spring back was less than 0.1%.

高填方路基强夯补强效果试验分析

文中以四川某高速公路改扩建项目为例,开展高填方路基强夯补强试验研究,并利用瑞利波法分析了补强前后高填方路基的密实度与瑞利波速的关系。结果表明,波速与压实度呈现近似线性增加的关系,波速每增加1 m/s,路基压实度增加0.19%。瑞利波监测法与现场灌砂法所有测量点位的压实度相差范围为3.5%左右,两种方法下的波速与压实度曲线相对一致。夯击后的夯击点密实深度显著提升,提升幅度在11.7%~18.7%,提升土体压实度可以有效提升路基土的施工质量。研究成果证明了瑞利波法测试土体压实度具有一定的可靠性,且采用的强夯方案有效提升了路基土的压实度,证实了高填方路基补强效果的可靠性。

化学还原法制备重质钯粉新工艺

采用国内某铂族金属钯提炼过程中的络合液为原料,通过试验探究了不同条件下制备的高振实密度重质钯粉的粒径与密度,筛选出最佳的制备工艺路线与技术条件。结果表明,以pH=8为起点,通过水合肼直接还原钯络合液生成海绵钯为晶种,再通过盐酸肼进一步还原,可制备出颗粒均匀,振实密度高达3.25 g/cm^(3)左右的高密度重质钯粉。

高能量密度磷酸铁锂正极设计

磷酸铁锂(LiFePO_(4))是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料,为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求,必须开发具有更高能量密度的LiFePO_(4)材料。根据能量密度的定义,本文从LiFePO_(4)的电压平台、粉体压实密度和质量比容量三个方面展开论述,通过电化学和材料学方面的机理分析,指出提高粉体压实密度和质量比容量是具有潜力的改进方向。结合研发经验、市场调研和国内外的研究成果,在提高材料粉体压实密度方面,本文总结了原料种类选择、烧结制度改善、大小颗粒级配这三类最有效的方法,具体介绍了制备LiFePO_(4)的磷酸铁路线,烧结制度伴随的杂质问题,以及大小颗粒级配的流程差异;在提高质量比容量方面,从LiFePO_(4)的本征特性出发,介绍了纳米化、碳包覆、元素掺杂、缺陷控制以及晶体择优取向五种策略,指出纳米化、碳包覆、元素掺杂是目前最有效的提高质量比容量的改性方法。上述方法都已经应用于市场上的LiFePO_(4)产品之中,其提高能量密度的有效性得到了国内多家电池厂的认证。目前LiFePO_(4)正极材料的能量密度还未被完全开发,仍需要继续开展材料改性的研究和生产工艺的优化。

粉末冶金高速压制技术的原理、特点及其研究进展

本文简述了粉末冶金高速压制技术（High Velocity Compaction,简称HVC）的基本原理、主要特点及其研究进展.HVC技术是一项低成本、高效率成形高密度（7.4～7.8 g/cm3）粉末冶金零件的新技术.粉末在0.02 s之内通过高能量冲击进行压制,通过附加间隔为0.3 s的多重冲击波将密度进一步提高.HVC技术拓展了PM成形技术的应用领域,具有广阔的应用前景.

粉末冶金高速压制成形技术

瑞典Hydropulsor AB公司制造并出售其独创的液压冲击机后,解决了长期以来限制高速压制技术工业化应用的设备问题,该技术将得到极大的推动。本文介绍了高速压制技术的一些特点,如压制速度、压坯密度分布等。讨论了在生产过程中所应采用的压制速度、模具几何尺寸等技术问题。

电解铜粉高速压制成形

研究电解铜粉高速压制成形工艺，探讨冲击能量、压制次数对生坯密度、最大冲击力和脱模力的影响。结果表明：当冲击能量为6076J时，试样的生坯密度达到最大，为8．42g／cm^3，相对密度约为95％；当冲击能量相同时，采用两次压制制备的试样的生坯密度较单次压制的高且前者的脱模力较低。高速压制过程中，最大冲击力随冲击能量的增加而逐渐增大，而脱模力较低，仅在45～90kN之间变化。

力与应力波对高速压制压坯质量的影响

高速压制时,在锤头冲击压制的过程中会产生一个力的扰动,这个扰动在模具及压坯里的传播即为应力波。应力波的存在是高速压制与常规模压的主要区别之一。本文分析了高速压制过程中应力波波形的基本特征,应力波呈锯齿波形,每一个加载波形上都有数个极值点。研究了应力波对压制结果的作用,应力波在自由端面反射后会造成拉应力,会导致压坯表面分层和剥落。

提高粉末冶金制品压坯密度的新技术

粉末冶金是一项以较低的成本制造高性能铁基粉末冶金零件的生产技术。然而 ,其制备的粉末压坯密度通常较低 ,因而影响了零件的性能。在此介绍了几种提高粉末冶金零件压坯密度的新技术 ,如温压、流动温压、高压温压以及高速压制等 。

纯钛粉高速压制行为及其烧结性能研究

采用自主研发的机械蓄能式高速压机成形纯钛粉,研究纯钛粉高速压制成形行为及烧结坯的组织和性能。结果表明:经高速压制工艺成形的生坯密度随着冲击能量增加而增加。冲击能量为1805 J时获得的最高压坯密度为4.37 g/cm^3,相对密度达到96.9%。生坯的径向弹性后效随着冲击能量的增加而增加。在1200℃真空烧结后发现,随着冲击能量的增加和烧结时间的延长,烧结密度增加。烧结2.5 h后,获得的最高密度达到4.50 g/cm^3,相对密度为99.8%,最大硬度达到298 HV。当冲击能量为1805J烧结时间为1.5 h时,最高的抗拉强度达到638 MPa。径向烧结收缩率随着冲击能量增加而减少,而轴向烧结收缩率与冲击能量的关系不存在明显的规律。

粉末冶金高速压制技术的研究进展

主要介绍了高速压制技术的特点和研究进展。高速压制技术是一项低成本、高效率成型高密度粉末冶金零件的新技术,由于具有良好的性价比而备受关注。其压制速度快,可使材料性能更加优良、生产更加经济化,具备用中小型设备生产超大零件的能力,具有广阔的应用潜力。

温压工艺——制备高密度粉末冶金零件的新技术

介绍了制备高密度、高强度复杂粉末冶金零件的新技术——温压工艺,论述了温压工艺的致密化机理.讨论了聚合物的加入方式和选取原则。在此基础上,提出了今后温压工艺的研究发展方向,并对其应用前景进行了展望。

高密度粉末冶金零件制备技术现状

近年来,随着零件成形技术的不断改进,粉末冶金工业得到了快速发展。本文主要介绍了温压技术、动力磁性压制技术、爆炸压制技术、粉末锻造技术、快速全向压制技术、轧制成形和高速压制技术的基本原理、特点和应用情况,指出高速压制技术是粉末冶金工业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破,具有广阔的应用前景。

粉末冶金高致密化成形技术的新进展

本文针对粉末冶金行业近十年来出现的提高制品致密化的新途径新方法, 简要介绍了其中的温压技术,流动温压技术、模壁润滑技术、高速压制技术、动力磁性压制技术、爆炸压制技术、放电等离子烧结技术的原理、特点、发展和应用情况。指出发展粉末冶金高效高致密化成形技术是粉末冶金的发展方向和研究重点, 产品致密化程度的提高将大大促进性能的改进。粉末冶金新技术、新工艺、新材料的不断出现, 必将促进高技术产业的快速发展, 也必将带给材料工程和制造技术以光明的前景。

粉末冶金高速压制成形的压制方程

瑞典Hydropulsor AB制造并出售其独创的液压冲击机后,解决了长期以来限制高速压制技术工业化应用的设备问题,使该技术得到极大的推动。文内介绍了高速压制的特点,如压制压力、压制速度、压坯密度分布,脱模压力等;对高速压制致密化机制进行了探讨,提出了“热软化剪切致密化机制”,据此给出了相应的压制方程lnφ=k1ΔHL/k2exp[k2(1-P/ΔHL)]+C。并利用实验数据进行了验证。结果表明,该方程具有满意的精度和广泛的适用性。

粉末高速压制成形密度分布的数值模拟及影响因素分析

将研究不连续体力学行为的离散单元法应用于粉末高速压制致密化过程的研究,将粉末视为黏弹性的离散颗粒,建立粉末高速压制过程颗粒接触模型及每个颗粒的基本运动方程,推导了力与位移表达的粉末高速压制黏弹性本构关系。基于PFC软件实现了铁粉高速压制过程中粉末颗粒二维流动情况及压坯密度分布的数值模拟,模拟结果的密度分布规律与实际压制的密度分布规律较为一致;利用数值模拟结果对影响压坯密度分布的摩擦因数、高径比、双向压制因素进行了具体分析。

铁粉的高速压制成形

采用高速压制技术制备铁基制品,探讨了冲击能量及冲击速度与冲击行程之间的关系,并研究了冲击能量、压制方式对生坯密度、最大冲击力、脱模力和径向弹性后效的影响.结果表明:在高速压制过程中,冲击能量与冲击行程呈线性关系,而冲击速度与冲击行程呈抛物线关系.生坯密度随着冲击能量的增加而逐渐增大.单次压制时,当冲击能量增加到6510 J时,生坯密度达到7.336 g/cm^3,其相对密度约为97%.在总冲击能量相同的情况下,两次压制制备出的试样生坯密度最大,三次压制的最小.在高速压制过程中,试样的脱模力及其径向弹性后效均远低于传统压制.