Determination of properties of non-spherical powders of VT20 alloy for modeling of packing density

Abstract

Проведено дослідження несферичних порошків титанового сплаву марки ВТ20 та застосовано методики комп’ютерного аналізу для визначення параметрів оптимального їх упакування. Металографічні дослідження виконували на сканувальному електронному мікроскопі EVO-40XVP, а елементний аналіз виконували з допомогою енергодисперсійного спектрометра OXFORD INCA Energy 350. Визначення гранулометричних характеристик порошків виконували з допомогою програмного забезпечення аналізу зображень ImageJ.
Вивчено морфологію поверхні несферичних частинок порошку сплаву ВТ20 трьох різних фракцій: 100...160 мкм, 160...200 мкм та 200...250 мкм. Показано, що частинки порошку характеризуються несферичною формою та невеликою розбіжністю за розмірами. Визначено тенденцію відповідно до якої при зменшенні розміру частинок порошку досліджуваного сплаву їх форма наближається до сферичної. За результатами гранулометричного аналізу встановлено, що звичайний ситовий аналіз не дає можливості в повній мірі оцінити розподіл порошку за фракціями. Встановлено, що для фракції 200...250 мкм домінуючими є частинки із середнім діаметром 226 мкм, для  фракції 160...200 мкм – 177 мкм а для фракції 100...160 мкм – 114 мкм відповідно.  Так для фракції порошку титану марки ВТ20 200...250 полідисперсність складає 6,4%, для фракції 160...200 - 8,3%, а для фракції 100...160 – 9,1%. Встановлено, що текучість порошків титанового сплаву марки ВТ20  складає: для фракції 200...250 мкм – 62,35 с, для фракції 160...200 мкм – 65,44 с, а для фракції 100...160 – 68,73 с.  Тобто, найвищим значення текучості характеризується порошок з найбільним розміром частинок. Проведено моделювання заповнення попередньо означеного об’єму з допомогою програми "Spheres test". Встановлено середньостатистичні радіуси частинок порошку титанового сплаву марки ВТ20 та розраховано імовірність розмірів кожної з фракцій порошку що необхідна під час заповнення заданого об'єму. На основі отриманих результатів розраховано щільність упакування порошків титанового сплаву марки ВТ20 в залежності від їх фракційного складу. Підтверджено, що зі зменшенням розміру частинок порошку їх щільність упакування зростає.