華中科技大學李元元院士團隊：*“核殼”拱橋效應-粉末冶金

粉末冶金Powder metallurgy，特別是混合元素法，因其成本效率和簡化工藝，在鈦合金制造中，獲得了極大的關注。然而，硬質合金hardmasteralloy(MA)?粉末，對顆粒間力學響應以及微孔的演變和分布的影響，仍未得以充分研究。

今日，華中科技大學BaoWang，李元元院士YuanyuanLi等，在TransactionsofMaterialsResearch上發文，利用納米CT實驗和多顆粒有限元法Multi-ParticleFiniteElementMethod(MPFEM)模擬研究了Ti6Al4V混合粉末的冷等靜壓ColdIsostaticPressing(CIP)?行為。

研究表明，殘余孔隙分布不均勻，較大的孔隙，優先分布在硬質合金MA粒子附近。這種現象歸因于“核-殼”拱橋效應，其中剛性硬質合金MA核的堅固支撐與周圍軟鈦殼的力拱相結合，形成穩定的空間排列和局部力鏈網絡，顯著阻礙孔隙閉合。

通過增加軟-硬顆粒尺寸比sizeratio(SR)，增強了致密化。雖然緊密堆積結構表現出了*顯著的“核-殼”拱效應，但亞緊密堆積結構，表現出了優越的孔閉合效率。在各種堆疊排列中，三角形排列實現了*高的密實度和*小的卸載回彈。因此，在較高尺寸比SR的驅動下，生坯密度隨著顆粒堆積和應力分布的改善而線性增加。

這些見解，支持了Ti-MA混合體系的優化設計，從而顯著提高生坯和燒結體的力學性能。

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