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模壁摩擦对粉末冶金致密化压制过程力学特性的影响

2021-01-19孟凡净程鹏飞刘华博花少震武正权张艳华

河南工学院学报 2020年6期

孟凡净,程鹏飞,刘华博,花少震,张 涛,武正权,张艳华

(河南工学院 机械工程学院,河南 新乡 453003)

0 引言

粉末冶金是一种先进的制造技术,在制造业中具有重要的地位和作用。在粉末冶金零件的压制过程中,实现粉末材料的均匀化和高致密化是粉末冶金零件制造的首要要求[1-2]。压实过程中的力学理论决定了压坯的均匀化和高密度化,对提高粉末冶金零件的质量也具有决定性的影响[3-4]。

粉末冶金压制成型过程中的介质是粉末状颗粒物质。颗粒物是由大量离散的固体颗粒组成,具有不稳定的力学特性和多变的结构特性。为了探究颗粒材料的复杂力学行为,研究者进行了深入的研究和探索[5-9]。颗粒材料系统的研究与多个物理层次和结构机制密切相关[10]。从尺度范围看,颗粒材料系统的尺寸包括微观范围内的单颗粒、细观范围内的力链和宏观范围内的颗粒体系三个不同的结构层。颗粒接触力学理论是微观尺度研究的基础,目前已经非常成熟。宏观尺度的研究重点主要涉及颗粒材料的静态特性、摩擦学特性、流变特性和应力应变特性。细观尺度研究的一个主要领域是外力输入条件和颗粒内参数对力链演化规律的影响。力链是颗粒材料系统的独特结构,它构成颗粒材料系统的骨架,影响颗粒的力学行为。在外应力作用下,颗粒间相互接触形成不均匀的接触力,以力链的形式传递大部分的外载荷。孟凡净等人[11]在颗粒剪切模型下研究了颗粒流中力链的变化,研究结果表明力链强度随摩擦系数的增大而增大。……

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