Кластерна модель пористості брикетів губчастого титану на стадії пресування

Автор(и)

  • Leonid Klymenko Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003, Україна https://orcid.org/0000-0002-3458-9453
  • Vyacheslav Andreev Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003, Україна https://orcid.org/0000-0003-1143-8043
  • Olexandr Sluchak Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003, Україна https://orcid.org/0000-0001-5051-0648
  • Oleg Pryshchepov Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003, Україна https://orcid.org/0000-0002-9608-2703
  • Oleg Shchesiuk Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003, Україна https://orcid.org/0000-0003-1467-3751

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206715

Ключові слова:

композити, порошкова металургія, губчастий титан, упаковка часток, пресування, типи пор

Анотація

Досліджено основні фактори формування пористості пресованих виробів на основі губчастого титану. Виділено три види пор – кластерні (на місці частинок), міжкластерні та власні пори матеріалу. Розроблено кластерні моделі упаковки частинок на стадіях пресування (від насипної щільності, або формування тимчасових структур до формування стабільних структур). Число граней кластерів в моделях залежить від координаційного числа λ, що означає тетраедричні (λ=4)кластери на початковій стадії та кубооктаедричні (λ=12) на пізніх. На основі правила Гаусса для упаковки куль визначено, що найбільш правильною формою кластерів для пізніх стадій пресування є кубооктаедр, так як пори між кулями при максимально щільній упаковці з координаційним числом 12 мають форму близьку до кубооктаедрів та октаедрів, але з увігнутими гранями. На основі різниці між об’ємами куль, за які прийнято частинки та кластерів в моделі, спираючись на розраховані об’єми міжкластерних октаедрів та кубооктаедрів було обчислено об’єм пор, які мають форму штейнерівського октаедра чи кубооктаедра. При розрахунку міцності зчеплення між частинками власна пористість губчастого титану визначається через припущення, що частинка порошку є конгломератом, який формується з порожнистих куль правильної форми на стадії відновлення титану магнійтермічним методом. Відповідно, в формулі розрахунку міцності зчеплення сила, що діє на частинку складатиметься з різниці сил пружної деформації та руйнування порожнистих куль, що містяться в деформованому об’ємі. Розроблені моделі підтверджено результатами практичних досліджень. Реальні вимірювання демонструють середнє експоненціальне відношення пористості до тиску пресування, що дозволяє розрахувати максимальну міжкластерну пористість при граничному ущільненні в 66 % та коефіцієнт стиснення досліджуваного матеріалу в 0,15

Біографії авторів

Leonid Klymenko, Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003

Доктор технічних наук, професор, ректор

Кафедра екології та природокористування

Vyacheslav Andreev, Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екології та природокористування

Olexandr Sluchak, Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003

Старший науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Oleg Pryshchepov, Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій

Oleg Shchesiuk, Чорноморський національний університет імені Петра Могили вул. 68 Десантників, 10, м. Миколаїв, Україна, 54003

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій

Посилання

  1. Krivoruchko, Y. S., Lerman, L. B., Shkoda, N. G. (2013). Models of porouse medias. Poverhnost', 5, 34–47. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pov_2013_5_6
  2. Kiselev, A. V. (1958). Korpuskulyarnaya struktura adsorbentov geley. Metody issledovaniya struktury vysokodispersnyh i poristyh tel. Moscow, 47–59.
  3. Pałka, K., Pokrowiecki, R. (2018). Porous Titanium Implants: A Review. Advanced Engineering Materials, 20 (5), 1700648. doi: https://doi.org/10.1002/adem.201700648
  4. Naidich, Y. V., Krasovskii, V. P. (2015). Use of Interfacial Exothermic Effect in the Wetting Process, Production of Composites, and Soldering of Ceramic Materials. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 54 (5-6), 331–339. doi: https://doi.org/10.1007/s11106-015-9718-3
  5. Zabolotnyi, O., Sychuk, V., Somov, D. (2018). Obtaining of Porous Powder Materials by Radial Pressing Method. Advances in Design, Simulation and Manufacturing, 186–198. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-93587-4_20
  6. Romero, C., Yang, F., Bolzoni, L. (2018). Fatigue and fracture properties of Ti alloys from powder-based processes – A review. International Journal of Fatigue, 117, 407–419. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.08.029
  7. Hadadzadeh, A., Whitney, M. A., Wells, M. A., Corbin, S. F. (2017). Analysis of compressibility behavior and development of a plastic yield model for uniaxial die compaction of sponge titanium powder. Journal of Materials Processing Technology, 243, 92–99. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.12.004
  8. Titov, V. G., Zalazinsky, A. G., Kryuchkov, D. I., Nesterenko, A. V. (2019). Multi-criteria optimization by the «ideal point» method of raw material composition for composite blank manufacturing. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy Аnd Functional Coatings), 2, 49–56. doi: https://doi.org/10.17073/1997-308x-2019-2-49-56
  9. Berezin, I. M., Zalazinskii, A. G., Nesterenko, A. V., Bykova, T. M. (2019). Simulation of metal powder bidirectional compression in a pressing tool with a floating die. PNRPU Mechanics Bulletin, 3, 5–16. doi: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2019.3.01
  10. Berezin, I., Nesterenko, A., Kovacs, G., Zalazinskii, A. (2017). Influence of Stress State Conditions on Densification Behavior of Titanium Sponge. Acta Polytechnica Hungarica, 14 (6), 153–168.
  11. Zalazinskii, A. G., Nesterenko, A. V., Berezin, I. M. (2019). Study of the process of titanium-containing furnace charging material compaction by an experimental-analytical method. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy, 4, 16–22. doi: https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-4-16-22
  12. Savich, V. V., Taraykovich, A. M., Sheko, G. A., Bedenko, S. A. (2017). Increase in homogenization of bidisperse mixture of spongy titanium powders and reduction in energy consumption during its preparation in the production of thin permeable elements. Metal Powder Report, 72 (5), 327–330. doi: https://doi.org/10.1016/j.mprp.2016.04.006
  13. Savich, V. V., Pronkevich, S. A., SHeluhina, A. I., Gorohov, V. M. (2013). Modelirovanie deformatsii chastitsy nesfericheskogo poroshka titana pri odnostoronnem pressovanii puansonom, plakirovany elastichnoy oblitsovkoy. Poroshkovaya metallurgiya: Inzheneriya poverhnosti, novye poroshkovye kompozitnye materialy, svarka. Sbornik dokladov 8-go Mezhdunarodnogo simpoziuma. Minsk, 314–320.
  14. Klymenko, L. P., Andrieiev, V. I., Prishchepov, O. F., Shuhai, V. V., Sluchak, O. I. (2017). Modification of construction and composite mixture in custing forms for cylinders of ICE. Internal Combustion Engines, 1, 43–46. doi: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2017.1.08
  15. Andreeva, N. V., Radomysel'skiy, I. D., Scherban', N. I. (1975). Issledovanie uplotnyaemosti poroshkov. Poroshkovaya metallurgiya, 6, 32–42.
  16. Ferguson, S. P., Hales, T. C. (1998). A formulation of the Kepler conjecture. arXiv. Available at: https://arxiv.org/pdf/math/9811072.pdf
  17. Konvey, Dzh., Sloen, N. (1990). Upakovki sharov, reshetki i gruppy. Moscow: Mir, 415.
  18. Conway, J. H., Sloane, N. J. A. (1998). Sphere Packings, Lattices and Groups. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2016-7
  19. Donets', A. G. (2000). Pro zvazhenu zadachu Shteynera. Matematychni mashyny i systemy, 1, 28–37.
  20. Johnson, K. L. (1985). Contact Mechanics. Cambridge University Press. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9781139171731
  21. Batyanovskiy, E. I., Leonovich, I. A., Leonovich, A. A. (2010). Rezhimy pressovaniya materialov, porizovannyh mikrosferami. Novye materialy i tekhnologii v mashinostroenii: materialy XII Mezhdunar. nauch. Internetkonf. Bryansk: BGITA, 12, 151–155.
  22. Lichtenecker, K. (1926). Die Dielectrizitatskonstante naturlicher und Kunstlicher Mischkorper. Physik Z, 27, 115–255.
  23. Shneyder, P. (1960). Inzhenernye problemy teploprovodnosti. Moscow: Izdatel'stvo inostrannoy literatury, 478.
  24. Thomson, W. (1887). LXIII. On the division of space with minimum partitional area. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 24 (151), 503–514. doi: https://doi.org/10.1080/14786448708628135

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Klymenko, L., Andreev, V., Sluchak, O., Pryshchepov, O., & Shchesiuk, O. (2020). Кластерна модель пористості брикетів губчастого титану на стадії пресування. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (105), 42–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206715

Номер

Том 3 № 6 (105) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Leonid Klymenko, Vyacheslav Andreev, Olexandr Sluchak, Oleg Pryshchepov, Oleg Shchesiuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.