| 摘要 | 第1-7页 |
| Abstract | 第7-14页 |
| Chapter 1 Introduction | 第14-18页 |
| ·Research Motivations | 第14-15页 |
| ·Research Objectives | 第15-16页 |
| ·Thesis Outline | 第16-18页 |
| Chapter 2 Literature Review | 第18-36页 |
| ·Introduction of sintering | 第18-22页 |
| ·Driving Forces of Sintering | 第18-20页 |
| ·Sintering Mechanisms | 第20-21页 |
| ·Stages of Sintering | 第21-22页 |
| ·Physical Models and Numerical Simulation of Sintering | 第22-34页 |
| ·Microscopic Models | 第23-28页 |
| ·Models of Initial Stage | 第23-25页 |
| ·Intermediate Stage Models | 第25-26页 |
| ·Models of Final Stage | 第26-27页 |
| ·Combined-stage Model | 第27-28页 |
| ·Mesoscopic Models | 第28-30页 |
| ·Macroscopic Models | 第30-34页 |
| ·Phenomenological Model for Constitutive Parameters | 第31-32页 |
| ·Micromechanical Model of Constitutive Parameters | 第32-33页 |
| ·Experimental Model for Constitutive Parameters | 第33-34页 |
| ·Summary | 第34-36页 |
| Chapter 3 Experimental Investigations of Sintering Processes | 第36-74页 |
| ·Material Characterization | 第36-38页 |
| ·316L Stainless Steel PIM Feedstock | 第36-37页 |
| ·Alumina PIM Feedstock | 第37-38页 |
| ·Specimen Preparation | 第38-42页 |
| ·Injection Molding | 第38-39页 |
| ·Debinding | 第39-41页 |
| ·Presintering | 第41-42页 |
| ·Sintering Procedures | 第42-47页 |
| ·Sintering in Furnace | 第43页 |
| ·Sintering in Dflatometer | 第43-44页 |
| ·Gravitational Beam-bending Tests in Sintering | 第44-45页 |
| ·The tests of In-situ Sintering Strength | 第45-46页 |
| ·Testing Procedures of Post-sintering Strength | 第46-47页 |
| ·Experimental Results on 316L Stainless Steel Powders | 第47-60页 |
| ·Effects of Debinding and Presintering | 第47-50页 |
| ·Effects of Temperature Cycle on Densification | 第50-52页 |
| ·Effects of Heating Rate on Densification | 第52页 |
| ·Microstructural Evolutions | 第52-54页 |
| ·Measured In-situ Strength | 第54-55页 |
| ·Deflections in Gravitational Beam-bending Tests | 第55-57页 |
| ·Measured Post-sintering Strength | 第57-60页 |
| ·Experimental Results of Alumina Powders | 第60-72页 |
| ·Effects of Debinding | 第60-61页 |
| ·Densification Behaviors in Non-isothermal Sintering | 第61-67页 |
| ·Effects of Temperature on Densification in Non-isothermal Sintering Conditions | 第63-64页 |
| ·Effects of Heating Rate on Densification in Non-isothermal Sintering | 第64-67页 |
| ·Densification Behaviors in Isothermal Sintering | 第67-69页 |
| ·Microstructural Evolutions | 第69-72页 |
| ·Effects of Temperature on Microstructures | 第69-70页 |
| ·Effects of Heating Rate on Microstructures | 第70-71页 |
| ·Effects of Holding Time on Microstructures | 第71-72页 |
| ·Conclusions | 第72-74页 |
| Chapter 4 Development of Phenomenological Sintering Model | 第74-98页 |
| ·General Definitions | 第74-75页 |
| ·Governing Equations | 第75-77页 |
| ·Mass Conservation | 第75页 |
| ·Momentum Conservation | 第75-76页 |
| ·Energy Conservation | 第76-77页 |
| ·Boundary Conditions | 第77-78页 |
| ·Mechanical Boundary Conditions | 第77-78页 |
| ·Thermal Boundary Conditions | 第78页 |
| ·Constitutive Sintering Law | 第78-85页 |
| ·Thermo-elasto-viscoplastic Model of Sintering Bodies | 第78-80页 |
| ·Elastic Strain of Sintering Body | 第80-81页 |
| ·Thermal Strain in Sintering Body | 第81-85页 |
| ·Determination of Viscosity Modulus | 第85-89页 |
| ·Elastic-Viscous Analogy | 第85-86页 |
| ·Uniaxial Viscosity | 第86-88页 |
| ·Viscous Poisson's Ratio | 第88-89页 |
| ·Determination of Sintering Stress | 第89-91页 |
| ·Sintering Stress for 316L Stainless Steel Powders | 第90页 |
| ·Sintering Stress for Alumina Powders | 第90-91页 |
| ·Grain Growth | 第91-92页 |
| ·Grain Growth Model for 316L Stainless Steel | 第91页 |
| ·Grain Growth Model for Alumina | 第91-92页 |
| ·Model for Strength Prediction | 第92-96页 |
| ·Microstructural factors | 第93-95页 |
| ·Strength Prediction Model | 第95-96页 |
| ·Summary | 第96-98页 |
| Chapter 5 Identification of the Parameters for Sintering Model | 第98-123页 |
| ·Principles of Identification through Experiments | 第98-101页 |
| ·Gravitational Beam-bending Tests | 第98-100页 |
| ·Free Sintering in Dilatometer | 第100-101页 |
| ·Parameter Identification for 316L Stainless Steel | 第101-106页 |
| ·Identification of the Parameters for Viscosity Modulus | 第101-104页 |
| ·Identification of the Sintering Stress Parameters | 第104-105页 |
| ·Discussions | 第105-106页 |
| ·Parameter Identification for Alumina | 第106-121页 |
| ·Identification Algorithm | 第106-108页 |
| ·Identification for Non-isothermal Sintering | 第108-113页 |
| ·Identification for Isothermal Sintering | 第113-117页 |
| ·Discussions | 第117-121页 |
| ·Summary | 第121-123页 |
| Chapter 6 Numerical Simulation of Sintering Processes | 第123-163页 |
| ·FE Simulation of Sintering Processes | 第123-128页 |
| ·FE Simulation by the Code on Matlab~(?) | 第123-125页 |
| ·FE Simulation by Abaqus~(?) | 第125-128页 |
| ·Realization by User Subroutine CREEP | 第125-127页 |
| ·Realization with User Subroutine UMAT | 第127-128页 |
| ·Sintering Simulations for Tensile Test Specimens | 第128-143页 |
| ·Simulations on Matlab~(?) | 第129-135页 |
| ·Simulations with the Homogeneous Green Density | 第129-132页 |
| ·Simulations with the Inhomogeneous Green Density | 第132-135页 |
| ·Simulations on Abaqus~(?) | 第135-143页 |
| ·Effects of Gravity on Shrinkage | 第136-137页 |
| ·Effects of Inhomogeneous Green Density on Shrinkage | 第137-140页 |
| ·Effects of Friction on Shrinkage | 第140-143页 |
| ·Sintering Simulations for the Wheel Part | 第143-148页 |
| ·Numerical Prediction of the Density and Shrinkages in the Sintered Part | 第143-146页 |
| ·Shrinkages Measured in Experiments | 第146-148页 |
| ·Sintering Simulations for Hip Implant Part | 第148-154页 |
| ·Heat Transfer Analysis for Hip Implant | 第150页 |
| ·Viscous Analysis for Sintering of Hip Implant | 第150-154页 |
| ·Simulations for Beam-bending Tests in Sintering | 第154-158页 |
| ·Evaluation of the Mechanical Strength | 第158-161页 |
| ·Evaluation of the Post-sintering Strength | 第158-159页 |
| ·Evaluation of the In-situ Sintering Strength | 第159-161页 |
| ·Summary | 第161-163页 |
| Chapter 7 Conclusions and Perspectives | 第163-169页 |
| ·Conclusions | 第163-167页 |
| ·Improvements from Sintering Experiments | 第163-164页 |
| ·Improvements from Modeling and Simulation for Sintering Process | 第164-167页 |
| ·Complete PIM Process Modeling and Simulation | 第167页 |
| ·Future Work | 第167-169页 |
| Acknowledgments | 第169-170页 |
| Bibliography | 第170-180页 |
| Appendix:Bi-phasic Injection Simulation for Predicting Segregation in PIM | 第180-184页 |
| A.1 Governing Equations Based on Mixture Theory | 第180-182页 |
| A.1.1 Determination of Filling Flow Front | 第180-181页 |
| A.1.2 Volume Saturation and Mass Conservation | 第181页 |
| A.1.3 Momentum Conservation and Exchange | 第181-182页 |
| A.2 Viscous Behaviors for Bi-phasic Modelling | 第182-184页 |
| List of Publications | 第184-188页 |
| List of Figures | 第188-196页 |
| List of Tables | 第196-198页 |
| List of Symbols | 第198-202页 |
