Strain hardening and strain rate characteristics of uniaxial cold compacted salt powers

Abstract

The influence of strain hardening and strain rate on the cold compaction of a variety of salt powders is investigated in a series of dynamic uniaxial compression tests Strain rate range of 103 to 105 s1 is covered for sodium chloride potassium bromide calcium phosphate and copper sulfate powders These materials have been assessed using the constants derived from the power law given as B n m where cr is the axial stress (pressure) at the induced strain the strain rate n the strain hardening exponent m the strain rate sensitivity exponent and B a constant The investigation show that as the strain rate increases the values of the strain hardening exponent n the strain rate exponent m the flow stress and the strength coefficient E are increased in a nonlinear manner for all materials tested These variations are attributed to a change either from ductile to brittle behavior or a reduction in the amount of plastic deformation due to the time dependent nature of the plastic flow This however is explained in terms of dislocation and diffusionprocesses responsible for plastic deformation mechanisms during the compaction process At low speeds the dislocation mechanisms are dominant soon replaced by some form of diffusion process at higher speeds (rates) For the materials tested the brittle crystalline copper sulfate is found to be the most strain hardening and the least strain rate sensitive material while potassium bromide is found to be the reverse (i e the least strain hardening and the most strain rate sensitive material)

تم بحث تأثير التصلب بالانفعال، وكذا معدل الانفعال (التوتر) في الدمج (الدك) على البارد لمجموعة متنوعة من مساحيق الأملاح وذلك باستخدام سلسلة من اختبارات الدمج الديناميكي أحادي المحور وقد تمت تغطية مدى معدل انفعال من 103 إلى 10 5 لكل ثانية لمساحيق كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) وبروميد البوتاسيوم وفوسفات الكالسيوم وكبريتات النحاس وقيمت هذه المواد جميعها باستخدام الثوابت المشتقة من قانون القوى والمعطى كالتالي B n m حيث أن تمثل الإجهاد المحوري (الضغط) عند انفعال ومعدل انفعال وn هو أس التصلب بالانفعال وm أس حساسية معدل الانفعال وB ثابت أظهر البحث أنه كلما زادت قيم معدلات الانفعال فإن أس التصلب بالانفعال n، وأس معدل الانفعال m، وجهد الانسياب، ومعامل القوة E جميعهاتزداد بصورة لا خطية لكافة المواد المختبرة وتعزى هذه التفاوتات إلى التغير إما من السلوك اللدن إلى التقصفي أو الانخفاض في كمية التشوه اللدن بسبب طبيعة اعتماد إجهاد الانسياب على الزمن ويمكن تفسير هذه النتائج عن طريق أساليب الانخلاع أو الانتشار المسؤولة عن آلية التشوه اللدن خلال أسلوب الدمج فعند السرعات البطيئة تكون آلية الانخلاع هي المسيطرة وما تلبث أن تستبدل بصيغة ما من أسلوب الانتشار عند السرعات (المعدلات) فقد وجد، للمواد التي تم اختبارها أن كبريتات النحاس البلورية التقصفية هي الأكثر تصلبا بالانفعال، والأقل حساسية لمعدلات الانفعال على عكس بروميد البوتاسيوم، (الذي وجد بأنه الأقل تصلبا بالانفعال والأكثر حساسية لمعدلات الانفعال)