LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поведінка порошкових та композиційних матеріалів в умовах простого і складного навантаження, а також на стадії, що передує руйнуванню

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

ім. І.М.ФРАНЦЕВИЧА


На правах рукопису

УДК 621.762



ДУДУНОВ ВІКТОР ДМИТРОВИЧ




ПОВЕДІНКА ПОРОШКОВИХ ТА КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ В УМОВАХ ПРОСТОГО І СКЛАДНОГО НАВАНТАЖЕННЯ, А ТАКОЖ НА СТАДІЇ, ЩО ПЕРЕДУЄ РУЙНУВАННЮ


Спеціальність 05.16.06 – порошкова металургія і композиційні матеріали












А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук





Київ 2005




Робота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України, відділ "Мікромеханіки, реології та обробки тиском порошкових та композиційних матеріалів"

Науковий керівник - доктор технічних наук, провідний науковий співробітник Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН Україн,

Михайло Борисович Штерн,



Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України

Віктор Петрович Каташинський;



кандидат технічних наук, професор Волинського державного технічного університету (м. Луцьк)

Віктор Дмитрович Рудь


Провідна установа: Донецький фізико-технічний інститут ім. А.А. Галкіна НАН України, відділ "Фізики високих тисків та перспективних технологій"


Захист відбудеться "21" червня 2005 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 26.207.03 при Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича

НАН України за адресою:

м. Київ 03142, вул. Кржижанівського, 3

Відгуки на автореферат, у 2-х примірниках, завірені печаткою установи, просимо надсилати за вищевказаною адресою.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту проблем матеріалознавства

ім. І.М.Францевича НАН України.

Автореферат розісланий " 7 " травня 2005 р.


Вчений секретар

Спеціалізованої ради Д 26.207.03 Р.В. Мінакова

д.т.н


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Методи деформування є невід'ємним елементом технологій порошкової металургії. Крім стадії пресування порошків, де вирішуються проблеми первинного формування геометрії виробу та його густини, обробка тиском використовується також і як істотний елемент фінішних операцій, що серед іншого передбачає керування структурою, і є , таким чином, відповідальним за формування властивостей. В останні роки в розумінні механізму процесів деформування порошкових і пористих матеріалів досягнутий істотний прогрес. Сформульовано загальні принципи побудови моделей їхнього деформування, встановлені визначальні рівняння поведінки, дано мікромеханічне обґрунтування матеріальних функцій і внутрішніх параметрів. На основі сучасних уявлень термодинаміки незворотних процесів з'ясовано загальний вигляд визначальних потенціалів. Зазначені результати послужили основою створення ряду універсальних обчислювальних засобів. Вони, в свою чергу, забезпечили вирішення таких важливих для технології порошкової металургії проблем як вплив схеми пресування на розподіл густини, оптимізація робочих режимів пресування (зниження тиску й енергії пресування) і конструкції інструмента, визначення форми пористої заготовки і її густини під наступне штампування.

У той же час ряд ключових задач технологічного деформування в порошковій металургії, так само як і деякі внутрішні проблеми теорії пресування порошків і штампування пористих тіл, досі відкриті. До них відносяться два типи проблем: встановлення граничних характеристик деформування пористих тіл (ресурсу пластичності при різних шляхах навантаження) і деформування пористих заготовок, матриця яких може містити вкраплення другої фази. У випадку, коли мова йде про одержання методами порошкової металургії композиційних матеріалів, зазначені проблеми переплітаються і вимагають для свого вирішення комплексного підходу. Дотепер подібного роду дослідження залишалися поза сферою уваги фахівців, що працюють у галузі теорії деформування порошкових матеріалів і композитів. Тим часом, запобігання браку при отриманні таких матеріалів відкриє нові перспективи створення на основі порошкової металургії виробів, що поєднують як високі характеристики міцності, так і необхідні функціональні властивості. Тому створення розрахунково теоретичної бази для проектування методів отримання виробів простої та складної форми з порошкових матеріалів, що містять вкраплення твердої фази, зокрема, визначення граничних характеристик їх деформування, є актуальною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота виконана відповідно до планів таких тем:

  • Foundation and experimental research of shape formation, sintering and compaction in modern powder technologies (INTAS 96-2343).


  • Розробка комп'ютерних моделей та їх використання для оптимізації та керування технологічними процесами ущільнення та деформування, реакційного спікання та обробки тиском порошкових і армованих композицій з металічною, інтерметалідною і керамічною матрицями (відповідно до постанові Президії Міністерства освіти і науки №05.06/00775, 1996р.).

Мета роботи: формулювання моделі поведінки порошкового матеріалу, який містить поряд з порами вкраплення різних фаз, і визначення граничних деформацій при схемах навантаження, характерних для процесів ущільнення і формозміни, останнє має надати можливості як безпосередньо використовувати отримані результати в методах порошкової металургії, так і за їх допомогою проводити оцінку конструкційної міцності таких матеріалів.

Для досягнення поставленої мети необхідне вирішення ряду задач:

  • на основі мікромеханічного аналізу, а також використовуючи уявлення термодинаміки незворотних процесів, визначити загальну структуру визначальних співвідношень пластичного плину порошкових матеріалів, матриця яких містить вкраплення другої фази;

  • визначити умови відриву пористої матриці від твердого вкраплення при пластичному деформуванні з урахуванням зміцнення;

  • узагальнити теорію пластичності пористого тіла на випадок неоднорідного матеріалу матриці з урахуванням декогезії на межі матриця-вкраплення і визначити для цієї моделі залежність матеріальних функцій від наявності другої фази і розмірів вкраплень;

  • сформулювати критерій руйнування при пластичному деформуванні порошкового матеріалу на основі уявлень Дракера про втрату стійкості;

  • за допомогою методів лінійної механіки руйнування оцінити розмір пластичних зон у вершині макроскопічної щілини.

Наукова новизна роботи визначається характером сформульованих вище задач і полягає в тім, що вперше:

  • на основі узагальнення критерію В.В. Скорохода сформульована умова відшарування твердого вкраплення, що не деформується, від порошкової матриці при пластичній деформації (сформульовано критерій мікропошкоджуваності);

  • в результаті застосування даного критерію було встановлено, що на відміну від відомих пружних рішень (Ешелбі, Танака та ін.), залежність між