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Relationship between particle size and manufacturing processing and sintered characteristics of iron powders

By F. Sánchez, A. M. Bolarín, P. Molera, J. E. Mendoza and M. Ocampo

Abstract

Abstract The effect of particle size distribution on physical properties of powder mixtures, of green compacts and of sintered samples has been studied. In the case of powder mixtures, the evaluated properties were flowability, apparent density, specific surface and compressibility. In green compacts porosity, roughness and green strength were evaluated, and in sintered samples grain size and transverse rupture strength were measured. In order to obtain samples with different average particle size, water atomized iron powders were sieved and separating it with sieves ranging from +44 to -150 m m. Flowability and compressibility decrease as average particle size does. On the opposite side, green strength and transverse rupture strength (TRS) increase as particle size diminishes. These effects were associated with changes in morphology and specific surface of the studied powder mixtures. Mathematical expressions relating average particle size with green strength, roughness and ultimate tensile strength were deduced from the experimental results. The results show that an appropriate selection of average particle size for the preparation of the powder mixture is useful in order to obtain samples with suitable physical properties.<br>Resumen En este trabajo se ha estudiado la influencia de la distribución de tamaños de partícula de polvo de hierro sobre propiedades de la mezcla tales como: fluencia, densidad aparente, superficie específica y compresibilidad, de los compactos en verde (porosidad y resistencia en verde) y finalmente de los compactos sinterizados (tamaño de grano metalográfico y la resistencia a la ruptura transversal (TRS). Para llevar a cabo el desarrollo experimental se ha cribado polvo de hierro atomizado con agua, ASC 100.29 de Hoganas Co, separándolo en tamices que oscilan entre +44 m m y -150 m m. Los resultados revelan que las distribuciones de tamaños de partícula más pequeños empeoran la fluencia y la compresibilidad pero mejoran la resistencia en verde y la TRS. Lo anterior se asocia a las diferencias de morfología y de superficie específica de las mezclas estudiadas. Adicionalmente, se obtuvieron diferentes expresiones matemáticas que permiten establecer el comportamiento de la rugosidad de los compactos, la resistencia máxima y la resistencia en verde respecto al tamaño medio de partícula. Se concluye que una adecuada selección del tamaño de partícula para preparar las mezclas de polvo, puede ayudar a obtener una pieza sinterizada con las propiedades necesarias para su aplicación final ya que como se muestra en este estudio, ésta es una característica que afecta significativamente a cada una de las propiedades evaluadas

Topics: distribución de tamaño de partícula, polvo de hierro, densidad aparente, resistencia en verde, resistencia a la ruptura transverse, particle size distribution, iron powder, apparent density, green strength, transverse rupture strength, LCC:Chemical engineering, LCC:TP155-156, LCC:Chemical technology, LCC:TP1-1185, LCC:Technology, LCC:T, DOAJ:Chemical Engineering, DOAJ:Chemistry
Publisher: Universidad Simón Bolívar
Year: 2003
OAI identifier: oai:doaj.org/article:9c1698d351ce4f23a338490b32220c4d
Journal:
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