【正文】 的確定陰模受力： Fs、 Fx、 Pf、 W，力平衡式：只有浮動(dòng)壓力 Pf等于 W，上下模沖壓力才相等。School of Materials Science and EngineeringDate 93一、壓坯強(qiáng)度的形成原因巴爾申觀點(diǎn)： 粉末壓坯中顆粒之間的聯(lián)結(jié)力（壓坯強(qiáng)度）主要來源于顆 粒間的 機(jī)械嚙合力 機(jī)械嚙合： 在外力作用下，粉末顆粒通過位移或變形而形成的相互 楔接或咬合。產(chǎn)生原因： 粉末顆粒之間的破壞力大于粉末顆粒之間的結(jié)力。 School of Materials Science and EngineeringDate 103School of Materials Science and EngineeringDate 104 （二）裂紋 在壓坯的截面變化處產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象，稱為裂紋。 粘模使壓坯表面產(chǎn)生嚴(yán)重劃傷。 4）壓機(jī)精度： 壓機(jī)上滑塊和工作臺(tái)面的平行度，以及上滑塊行程對(duì)工 作臺(tái)面的垂直度部應(yīng)有合理的要求。 提高壓坯同軸度的主要措施： 1) 裝料均勻： 粉末流動(dòng)性好，裝料形式合理。壓力去除后，由于法蘭彈 性膨脹大于主體，致使結(jié)合部分產(chǎn)生裂紋。 剪切應(yīng)力： 大小相等、方向相反、不在一條直線上。 不足之處： 1）降低粉末流動(dòng)性， 2）本身密度低，占有一定體積，限制高密度壓坯的獲得， 3）降低顆粒接觸程度，降低壓坯強(qiáng)度 4）燒結(jié)揮發(fā)：制品外觀，燒結(jié)爐壽命 5）可能的反應(yīng) School of Materials Science and EngineeringDate 99（二）選擇原則 1. 良好的潤滑性， 2. 軟化點(diǎn)較高，混合時(shí)不易因溫度升高高而熔化， 3. 易于排除，殘留危害小， 4. 不與粉末反應(yīng)， 5. 對(duì)粉末松比、流動(dòng)性影響不大， 6. 來源與成本 常用材料： 鐵、銅基零件： 硬脂酸及其衍生物、石墨等 硬質(zhì)合金、陶瓷： 石蠟、合成橡膠、聚乙烯醇、乙二醇等。 裝填系數(shù)： 壓坯密度與粉末松裝密度之比。 Date 56黃培云壓制理論（方程） —— 理論基礎(chǔ)1. 壓坯密度 ρ是外壓的函數(shù)： ρ=k?f(P)2. 常用力學(xué)模型● 理想彈性體 虎克體（ H體）： σ=Mε● 理想液體 牛頓體（ N體）： σ=ηdε/dt● 線彈性 塑性體 Maxwell體（ M體） （彈性和粘滯性物體（應(yīng)力弛豫））● 線彈性體 （應(yīng)變弛豫） —Kelvin 固體（ K體） School of Materials Science and EngineeringDate 57黃培云公式 (壓制方程 )的推導(dǎo)（ 1） 用 彈性和粘滯性固體（ Maxwell體） 來描述粉末體 對(duì)于理想彈性體，應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 — 虎克定律： σ=Mε dσ/dt = Mdε/dt 用 M體 （同時(shí)具有彈性和 粘滯性的固體） 代替 H體（考慮 應(yīng)力弛豫 ）： dσ/dt = Mdε/dt –σ/t恒應(yīng)變： dε/dt= 0， 有 σ=σ0 exp（ t/ τ1 ） （ 1） τ1— 應(yīng)力弛豫時(shí)間 （ 1）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)力弛豫 用 M固體描述粉末體，比 H體更接近實(shí)際School of Materials Science and EngineeringDate 58（ 2） 類似地，也可以用 Kelvin固體 （ K體，同時(shí)具有彈性和 應(yīng)變弛豫性質(zhì)的固體 ）來描述粉末體： σ= Mε+ηdε/dt = M(ε+τ2dε/dt) （ 2） η— 沾滯系數(shù)： η=Mτ2 ； τ2— 應(yīng)變弛豫時(shí)間 （ 2）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)變弛豫 用 K固體描述粉末體，比 H體更接近實(shí)際School of Materials Science and EngineeringDate 59（ 3）用 標(biāo)準(zhǔn)線性固體（ SLS體） 來描述粉末體 （ SLS體 —— 同時(shí)有應(yīng)力和應(yīng)變弛豫的固體）σ+τ1dσ/dt=M(ε+τ2dε/dt) （ 3）τ 1— 應(yīng)力弛豫時(shí)間； τ 2— 應(yīng)變弛豫時(shí)間 用 SLS描述粉末體，比 M、 K固體更接近實(shí)際，即（ 3）式比（ 1）、（ 2）式更接近實(shí)際但（ 3）式仍有不足： —— 粉末體充分弛豫后應(yīng)力應(yīng)變非線性（非線性彈滯體） ,有，且變形程度大School of Materials Science and EngineeringDate 60（ 4）用 標(biāo)準(zhǔn)非線性固體（ SNLS體） 來描述粉末體(σ+τ1dσ/dt)n = M(ε+τ2dε/dt) n1（硬化指數(shù)的倒數(shù)）τ τ2 — 應(yīng)力、應(yīng)變弛豫時(shí)間 恒應(yīng)力 σo作用并充分保壓： dp/dt（ dσ/dt） =0；充分馳豫： tτ2數(shù)學(xué)變換得： σon =Mε 或 σo = (Mε)1/n （ 4）（ 4）式為考慮了粉末體的非線性彈滯性（加工硬化）后的關(guān)系式，比（ 3）式更準(zhǔn)確School of Materials Science and EngineeringDate 61● 大程度應(yīng)變的處理自然應(yīng)變： ε = ∫LLo dL/L=ln(L/Lo)對(duì)粉末體，其壓制時(shí)的體積改變實(shí)際上是孔隙體積改變 定義： ε= ln (Vo//V/) Vo/、 V/ — 粉末原始和受壓 P后的孔隙體積 （注意，是 ε= ln(V//Vo/) ，此處是為了保證 ε1） ε= ln [(VoVm )/(VVm)] = ln {[(ρmρo)ρ] / [(ρmρ)ρo]} Vo、 V、 Vm — 壓力為 0、 P、 ∞時(shí)粉末的體積 ρo、 ρ、 ρm— 壓力為 0、 P、 ∞時(shí)粉末的密度School of Materials Science and EngineeringDate 62● 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)非線性固體模型，綜合考慮粉末體非線性彈滯性、加工硬化等得到壓制方程：ε=σon /M考慮大程度應(yīng)變： lg ln [ρ(ρmρo)/(ρmρ)ρo]= n lgPlgM （ 5）n— 硬化指數(shù)的倒數(shù) M— 壓制模量黃培云壓制方程的最初形式，考慮了粉末壓制過程中的應(yīng)力應(yīng)變弛豫、加工硬化以及大程度應(yīng)變School of Materials Science and EngineeringDate 63● 考慮量綱，對(duì)原模型進(jìn)行修正： ε=（ σo /M） 1/mmlgln[ρ(ρmρo) /(ρmρ)ρo ]= lg P lg M （ 6） m = 1/n — 粉末壓制過程的非線性指數(shù)，反映硬化趨勢的大小 — 與晶體結(jié)構(gòu)，粉末形狀、合金化等相關(guān) m 一般大于 1， m越大，硬化趨勢大 — 硬化指數(shù) lgln[ρ(ρmρo)/(ρmρ)ρo]與 lgP成線性關(guān)系 雙對(duì)數(shù)方程● 適應(yīng)性 : 對(duì)硬質(zhì)或軟質(zhì)粉末、中、高、低壓力均較為有效School of Materials Science and EngineeringDate 64School of Materials Science and EngineeringDate 65幾個(gè)有代表性的壓制方程序號(hào) 提出日期 著者 公式 注解1 1938 巴 爾申 lg Pmax lg P = L (β1)Pmax— 相 應(yīng) 于 壓 至最 緊 密狀 態(tài) （ β=1） 時(shí) 的 單 位 壓 力L— 壓 力因素β— 相 對(duì) 體 積2 19301948艾 沙柯 θ= θo eBP ； ln（ θ / θ o） = BPθ0— P=0時(shí) 的孔隙體 積 的外推 值θ— 壓 力 為 P時(shí) 的孔隙體 積B— 常數(shù)3 1956 川北公夫 C= abP/（ 1+bP）1/C = 1/ab ?1/P + 1/aC— 粉末體 積 減少率C = （ Vo –V） /Vo V、 Vo — 壓 力 為 P、 0時(shí) 的粉末體 積a、 b— 系數(shù)4 1964 ~1980 黃培云ρm— 致密金屬密度ρ0— 壓 坯原始密度ρ — 壓 坯密度P— 壓 制 壓 強(qiáng)M— 相當(dāng)于 壓 制模數(shù)n— 相當(dāng)于硬化指數(shù)的倒數(shù)m— 相當(dāng)于硬化指數(shù)School of Materials Science and EngineeringDate 66相同點(diǎn)： 系數(shù)、定量線性關(guān)系不同點(diǎn)： 假定、適應(yīng)性如何校驗(yàn)方程的正確性： 自學(xué)壓制方程的總結(jié)與比較School of Materials Science and EngineeringDate 67第四節(jié) 粉末壓坯密度的分布一、模壓成形時(shí)壓坯密度分布的不均勻性（一）壓坯密度分布不均勻的現(xiàn)象僅通過上模沖加壓的單向壓制Ni粉壓坯： H： ； D： 20；700MPaSchool of Materials Science and EngineeringDate 68圖 328 單向壓制鐵粉壓坯密度和硬度的分布狀況： Φ72mm；粉末為3kg和 1kg（上、下圖）；5