연성 보조 재료는 중요한 결합제 역할을 합니다. 부서지기 쉬운 TNM 분말을 성형할 때 성공적인 냉간 압축에 필요한 소성을 제공하기 위해 알루미늄이나 티타늄과 같은 재료가 필요합니다. 이러한 연성 첨가제가 없으면 부서지기 쉬운 TNM 입자는 응집력 있는 결합을 형성할 수 없어 성형 과정에서 구조적 파손이 발생합니다.
핵심 통찰력: 부서지기 쉬운 분말은 소성 변형 능력이 부족하여 압력을 받으면 균열이 발생하기 쉽습니다. 연성 첨가제는 하중 하에서 변형되어 단단한 입자를 감싸 기계적 맞물림을 생성함으로써 녹색 컴팩트의 밀도와 내구성을 크게 향상시켜 이 문제를 해결합니다.
부서지기 쉬운 분말 결합 메커니즘
높은 연성 활용
TNM 분말은 본질적으로 부서지기 쉬우므로 압축 시 구부러지기보다는 부서집니다. 단단한 모양을 형성하려면 높은 연성을 가진 재료를 도입해야 합니다.
낮은 항복 강도의 역할
알루미늄 및 티타늄과 같은 보조 분말은 TNM 매트릭스에 비해 항복 강도가 낮습니다. 이 특성을 통해 프레스 압력 하에서 파손되지 않고 쉽게 변형될 수 있습니다.
공극 채우기
압축 과정에서 이러한 연성 분말은 상당한 소성 변형을 겪습니다. 단단한 TNM 입자 사이의 공간으로 효과적으로 "흐릅니다".
감싸고 임베딩
연성 금속은 부서지기 쉬운 입자에 단순히 인접해 있는 것이 아니라 입자를 감쌉니다. 표면 불규칙성에 자체를 임베딩하여 금속 "접착제" 역할을 합니다.
녹색 컴팩트 무결성 향상
기계적 맞물림 생성
여기서 작용하는 주요 메커니즘은 기계적 맞물림입니다. 변형된 연성 분말은 부서지기 쉬운 입자를 제자리에 고정하여 느슨한 분말에서 통합된 구조를 만듭니다.
상대 밀도 향상
변형되어 틈을 채움으로써 보조 재료는 기공률을 줄입니다. 이는 "녹색 컴팩트"(압축되었지만 소결되지 않은 부품)의 상대 밀도를 크게 높입니다.
균열 방지
부서지기 쉬운 재료는 압력이 해제될 때(스프링백) 균열이 발생하기 쉽습니다. 연성 네트워크는 응력을 흡수하고 컴팩트를 함께 고정하여 균열 저항성을 크게 향상시킵니다.
절충점 이해
구성 변경
성형에는 필요하지만 보조 분말을 추가하면 최종 부품의 화학 조성이 불가피하게 변경됩니다. 최종 합금 매트릭스의 일부가 될 새로운 원소(또는 기존 원소의 더 많은 양)를 도입하는 것입니다.
프로세스 복잡성
2상 분말 시스템(부서지기 쉬운 것 + 연성인 것)에 의존하려면 엄격한 혼합이 필요합니다. 연성 바인더가 균일하게 분포되지 않으면 최종 부품에 국부적인 약점이나 밀도 구배가 발생할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
- 녹색 강도가 주요 초점인 경우: 기계적 맞물림을 극대화하고 취급 결함을 방지하기 위해 연성이 가장 높은 보조 재료를 우선적으로 고려하십시오.
- 최종 밀도가 주요 초점인 경우: 연성 분말이 압축 중에 입자 간 공극을 완전히 변형하고 채울 만큼 항복 강도가 충분히 낮도록 하십시오.
알루미늄 또는 티타늄의 소성을 활용함으로써 처리할 수 없는 부서지기 쉬운 분말을 견고하고 고밀도 부품으로 변환합니다.
요약 표:
| 특징 | 부서지기 쉬운 TNM 분말 | 연성 보조 (Al/Ti) | 결합 결과 |
|---|---|---|---|
| 변형 | 압력 하에서 파열됨 | 소성 변형됨 | 기계적 맞물림 |
| 항복 강도 | 높음 (단단함) | 낮음 | "흐름"에 의해 공극 채워짐 |
| 구조적 역할 | 매트릭스 재료 | 금속 "접착제" | 높은 상대 밀도 |
| 녹색 무결성 | 균열 발생 가능성 높음 | 응력 흡수 | 향상된 균열 저항성 |
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참고문헌
- Adrian HEYMANN, Bernd‐Arno Behrens. Investigations on the consolidation of TNM powder by admixing different elemental powders. DOI: 10.37904/metal.2022.4428
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