Доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории системного моделирования ИМАШ УрО РАН
620049, Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34
Dr. Sci. (Tech.), Leading researcher, Laboratory of system simulation, IES UB RAS.
620049, Ekaterinburg, Komsomolskaya str., 34
Кандидат технических наук, ст. научный сотрудник лаборатории микромеханики материалов ИМАШ УрО РАН.
620049, Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34
Cand. Sci. (Tech.), Senior researcher, Laboratory of material micromechanics, IES UB RAS.
620049, Ekaterinburg, Komsomolskaya str., 34
Кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории системного моделирования ИМАШ УрО РАН; старший научный сотрудник УрФУ.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Berezin I.M. — Cand. Sci. (Tech.), Researcher, Laboratory of system simulation, IES UB RAS; Senior researcher, UFU named after the first President of Russia B.N. Yeltsin.
620049, Ekaterinburg, Komsomolskaya str., 34
Исследована зависимость пористости порошкового материала на основе губчатого титана от коэффициента напряженного состояния в процессе пластического деформирования с преобладающим действием всестороннего сжатия. На основе результатов, полученных в предшествующих работах, на плоскости о—T построено семейство кривых текучести с варьируемой пористостью. Условие текучести порошкового материала основано на модели пластического течения Modified Drucker—Prager Cap model. На графике геометрической интерпретации принятого условия текучести нанесены прямые, соответствующие различным значениям коэффициента напряженного состояния k = σ/T, где σ — среднее гидростатическое напряжение, T — интенсивность касательных напряжений. Для формулировки связи пористости (θ,, %), среднего нормального напряжения (σ), выраженного в безразмерной форме, и коэффициента напряженного состояния (k) использованы точки пересечения семейства кривых, соответствующих образующим поверхностей текучести на плоскости σ —T, и радиальных прямых. В результате получено уравнение вида θ = θ (σ, k). Для проверки адекватности указанного соотношения выполнена экспериментальная часть исследования. Предварительно спрессованные при давлении 1000 МПа и температуре 325 °С порошковые заготовки подвергались электроэрозионной резке вдоль осевого сечения для получения плоских образцов (темплетов). На поверхности темплетов выбрано несколько характерных участков для определения локальной поверхностной пористости методом количественной металлографии. Дополнительно определялось напряженно-деформированное состояние в представительных участках путем численного моделирования. В зонах осевого сечения, соответствующих исследуемым областям, рассчитаны значения объемной пластической деформации, интенсивности касательных напряжений и среднего нормального напряжения. Показано, что коэффициент напряженного состояния при его варьировании в достаточно широком диапазоне (k = —10...—0,86) несущественно влияет на величину пористости.
The study covers the dependence of spongy titanium-based powder material porosity on the stress state coefficient during plastic deformation with the prevailing effect of all-round compression. Based on the results obtained in previous papers, an assemblage of yield curves with varying porosity is constructed on the σ —T plane. The yielding condition of the powder material is based on the Modified Drucker—Prager Cap model. The graph of geometrical interpretation of the accepted yielding condition contains straight lines corresponding to different values of the stress state coefficient k = σ/T where о is the average hydrostatic stress, and T is the shear stress intensity. In order to formulate the relationship of porosity (θ, %), average normal stress (σ) expressed in the nondimensional form, and the stress state coefficient (k), intersection points of the yield curve assemblage corresponding to yield surface generatrices on the o—T plane and radial straight lines were used. As a result, an equation of the θ = θ(σ, k) form was obtained. The experimental part of the study was performed in order to test the adequacy of this ratio. Powder blanks pre-compacted at a pressure of 1000 MPa and a temperature of 325 °C were subjected to electrical discharge sawing along the axial section to obtain flat samples (templates). Several characteristic areas were selected on the surface of templates to determine local surface porosity using quantitative metallography. The stress-strain state in representative areas was additionally determined by numerical simulation. The calculated values of the volumetric plastic strain, shear stress intensity and average normal stress were determined in axial section zones corresponding to the studied areas. It is shown that the stress state coefficient varying within a sufficiently wide range (k = —10...—0.86) does not affect significantly the porosity value.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.