基于分形理論的PIM顆粒表面特性及機理研究.pdf

1、粉末注射成形是塑料注射成形與粉末冶金技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型的近凈成形技術(shù)。本文在綜述粉末注射成形的原理、特點、研究現(xiàn)狀及分形理論應(yīng)用的基礎(chǔ)上,利用分形理論對粉末注射成形中粉末顆粒表面分形特性、熱傳導(dǎo)、接觸載荷及孔隙率進行研究。
　　 首先,分析粉末注射成形過程中顆粒的分形特性,給出粉末注射成形坯剖面顆粒面積分形維數(shù)的計算方法和剖面顆粒的各向異性局部面積占有率；基于多孔介質(zhì)熱傳導(dǎo)的計算公式,推導(dǎo)出粉末顆粒和粘結(jié)劑串并聯(lián)時粉

2、末注射成形坯各向異性有效導(dǎo)熱率的表達式,及其無量綱有效導(dǎo)熱率與剖面顆粒面積分形維數(shù)的關(guān)系。以鐵粉成形坯的相應(yīng)參數(shù)進行計算,得到成形坯有效導(dǎo)熱率隨著剖面顆粒面積分形維數(shù)的增大而增大。
　　 其次,用Weierstrass-Mandelbrot分形函數(shù)表征粉末顆粒表面輪廓的分形特性,在經(jīng)典M-B模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)Hertz接觸理論,借助于彈性和塑性臨界轉(zhuǎn)化面積,分析粉末注射成形過程中粉末顆粒與模具以及顆粒間接觸時的彈塑性變形過程,進

3、而推導(dǎo)出當(dāng)顆粒表面發(fā)生彈性、彈塑性、塑性變形等不同接觸狀態(tài)時粉末顆粒表面真實接觸面積和接觸載荷的計算公式。
　　 最后,借助多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)的分形理論分析了粉末注射成形坯孔隙結(jié)構(gòu)的分形特性,根據(jù)成形坯中孔隙尺寸的分布密度函數(shù),推導(dǎo)粉末注射成形坯孔隙率的表達式,并且得出粉末注射成形坯的孔隙率隨著孔隙分布分形維數(shù)的增加而減小的結(jié)論；用粉末注射成形坯的孔隙體積和總體積求孔隙率的方法,得到帶有雙重分形維數(shù)的粉末注射成形坯孔隙率的計算公式