Modification of the mechanical granule properties via internal structure
Modification of the mechanical granule properties via internal structure
复制标题
通过内部结构改变颗粒的机械性能
DOI：
10.1016/j.powtec.2014.03.016
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发表时间：
2014
影响因子：
5.2
通讯作者：
Heinrich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Eckhard;Teipel;Antonyuk;Heinrich
用于模压应用的陶瓷颗粒的不利的机械性能，例如太高的压缩强度或太低的延展性，可能导致所得部件结构内的缺陷。为了避免这些不均匀性，颗粒必须表现出最佳的力学性能。制备了具有不同内部结构的九种颗粒样品。使用单个颗粒的压缩测试表征机械性能。使用图像分析技术定量内部颗粒结构。为了检测颗粒内部结构参数对颗粒力学性能的影响，将颗粒内部结构参数分为微观结构参数和宏观结构参数，分别研究了它们对颗粒力学性能的影响，并将颗粒内部结构参数对颗粒抗压强度和应变的影响叠加在添加剂种类或添加量的变化上。如果添加剂的类型和数量保持恒定和悬浮参数，如固体含量，初级颗粒尺寸，颗粒表面电荷或初级颗粒尺寸分布的宽度进行了修改，一个明确的影响，改变内部颗粒结构参数对所得的机械颗粒性能进行了测量。增加壳厚度（宏观结构）和减少微孔（微观结构）引起颗粒强度增加。颗粒的微观结构参数和宏观结构参数对颗粒力学性能的影响可以叠加起来。对于所研究的样品的微观结构对所得到的机械性能的主要影响相比，宏观结构的效果被发现。
Disadvantageous mechanical properties of ceramic granules for die pressing applications, such as too high compression strength or too low ductility, may cause imperfections within the resulting component structure. To avoid these inhomogeneities, the granules have to show optimized mechanical properties.The correlation between internal structure parameters and resulting mechanical properties of ceramic granules was investigated systematically by spray-drying of varied α-Al2O3suspensions. Nine granule samples with different internal structures were produced. The mechanical properties were characterized using a compression test of single granules. Internal granule structures were quantified using image analysis techniques. To detect structure parameters responsible for changed mechanical granule properties, the internal structure parameters were divided in micro- and macrostructure parameters and their influence on resulting mechanical properties was studied individually.The variation of additive type or amount overlaid the effect of changed internal granule structure parameters on the resulting granule compression strength and strain. If the additive type and amount were kept constant and suspension parameters like solid content, primary particle size, particle surface charge or width of the primary particle size distribution were modified, a clear influence of changed internal granule structure parameters on the resulting mechanical granule properties were measured.Increased shell thickness (macrostructure) and reduced microporosity (microstructure) caused a granule strength increase. The effects of micro- and macrostructure parameters on mechanical granule properties can be added up. For the investigated samples a dominant influence of the microstructure on the resulting mechanical properties compared to the macrostructure effect was found.
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通讯作者：
Baumard, JF
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K. Saito