층 비율의 엄격한 제어는 필수적입니다. 그 이유는 Ti-Al-Nb-Mo-B(TNM) 금속간 화합물 분말과 TiB 금속 매트릭스 분말이 압력에 대해 근본적으로 다른 기계적 반응을 보이기 때문입니다.
이 두 재료는 압축 계수와 압축 계수가 상당히 다릅니다. 이러한 차이를 고려하여 무게와 충진 높이의 비율을 정밀하게 계산하지 않으면 동일한 압착력 하에서 재료가 불균일하게 변형되어 녹색 압축물에 구조적 결함이 발생합니다.
핵심 요점 기하학적으로 건전한 부품을 얻으려면 압축 중에 TNM과 TiB 분말을 동등하게 취급할 수 없습니다. 서로 다른 변형 속도를 보상하기 위해 층 비율을 정밀하게 조정하여 최종 녹색 압축물이 균일한 층 두께와 거시적 평탄도를 유지하도록 해야 합니다.
복합 압축의 물리학
상반된 재료 특성
문제의 근원은 분말의 고유한 특성에 있습니다. TNM 금속간 화합물 분말과 TiB 금속 매트릭스 분말은 같은 속도로 압축되지 않습니다.
이들의 압축 계수(강성을 나타내는 척도)는 상당히 다릅니다. 따라서 금형에 단일 압착력을 가하면 한 재료는 다른 재료보다 자연스럽게 변형에 더 많이 저항합니다.
불균일 변형 메커니즘
다층 복합재에서 균일성은 목표입니다. 그러나 다른 압축 계수를 가진 층에 동일한 압력을 가하면 수축량이 달라집니다.
개입이 없으면 이는 불균일 변형으로 이어집니다. 한 층은 밀집하게 압축될 수 있지만 다른 층은 상대적으로 다공성이거나 의도한 것보다 다른 부피를 차지할 수 있습니다.
구조적 무결성 달성
층 비율을 통한 보상
변형 불일치를 해결하려면 입력 변수인 각 층의 충진 높이와 무게 비율을 제어해야 합니다.
이러한 비율을 정밀하게 조정함으로써 압축 거동에 대해 효과적으로 사전 보상합니다. 본질적으로 얼마나 많이 찌그러질지에 따라 특정 층을 다른 층에 비해 "과도하게 채우거나" "부족하게 채우는" 것입니다.
거시적 평탄도 보장
이러한 엄격한 제어의 궁극적인 목표는 기하학적 안정성입니다.
비율이 올바르면 압축 과정에서 불균일한 변형 속도가 상쇄됩니다. 결과적으로 녹색 압축물은 전반적인 거시적 평탄도를 유지하여 층이 불균일하게 압축될 때 발생하는 뒤틀림이나 휘어짐을 방지합니다.
절충안 이해
공정 복잡성 대 부품 품질
층 비율을 엄격하게 제어하면 제조 공정에 복잡성이 추가됩니다. 모든 압착 주기 전에 분말 무게와 충진 높이를 엄격하게 계산하고 정밀하게 측정해야 합니다.
부정확성의 비용
이러한 비율을 무시하는 것은 실행 가능한 지름길이 아닙니다. 압축 계수의 차이를 고려하지 않으면 균일하지 않은 층 두께를 가진 녹색 압축물이 생성됩니다.
이러한 불균일성은 종종 내부 응력, 뒤틀림 또는 박리를 유발하여 녹색 압축물을 후속 소결 또는 기계 가공 단계에 부적합하게 만듭니다.
목표에 맞는 올바른 선택
합금 준비에서 고성능 결과를 보장하려면 다음 원칙을 적용하십시오.
- 기하학적 정밀도가 주요 초점인 경우: 각 분말 배치의 정확한 압축 계수를 계산하여 최적의 충진 높이 보상을 결정하는 데 시간을 투자하십시오.
- 구조적 일관성이 주요 초점인 경우: 무게 비율이 엄격하게 유지되도록 하여 층 계면이 동기화되어 변형되어 박리를 방지하도록 하십시오.
준비 단계에서의 정밀도가 실행 가능한 고성능 복합재를 보장하는 유일한 방법입니다.
요약표:
| 요인 | Ti-Al-Nb-Mo-B (TNM) | TiB 금속 매트릭스 | 품질에 미치는 영향 |
|---|---|---|---|
| 압축 계수 | 높음 (금속간 화합물) | 다름 (금속 매트릭스) | 불균일한 변형 속도 |
| 변형 반응 | 다르게 저항/항복 | 다르게 저항/항복 | 뒤틀림 또는 휘어짐 가능성 |
| 제어 변수 | 정밀한 무게/높이 | 정밀한 무게/높이 | 균일한 층 두께 보장 |
| 성공 지표 | 거시적 평탄도 | 거시적 평탄도 | 내부 응력/박리 방지 |
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참고문헌
- П. М. Бажин, A. Yu. Antonenkova. Compactability Regularities Observed during Cold Uniaxial Pressing of Layered Powder Green Samples Based on Ti-Al-Nb-Mo-B and Ti-B. DOI: 10.3390/met13111827
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