Geonwoo Baek;Mohsen Saboktakin Rizi;Yeeun Lee;SungJae Jo;Joo-Hyun Choi;Soon-Jik Hong
Journal of Powder Materials
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v.30
no.1
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pp.13-21
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2023
In additive manufacturing, the flowability of feedstock particles determines the quality of the parts that are affected by different parameters, including the chemistry and morphology of the powders and particle size distribution. In this study, the microstructures and flowabilities of gas-atomized heat-resistant alloys for additive manufacturing applications are investigated. A KHR45A alloy powder with a composition of Fe-30Cr-40Mn-1.8Nb (wt.%) is fabricated using gas atomization process. The microstructure and effect of powder chemistry and morphology on the flow behavior are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and revolution powder analysis. The results reveal the formation of spherical particles composed of single-phase FCC dendritic structures after gas atomization. SEM observations show variations in the microstructures of the powder particles with different size distributions. Elemental distribution maps, line scans, and high-resolution XPS results indicate the presence of a Si-rich oxide accompanied by Fe, Cr, and Nb metal oxides in the outer layer of the powders. The flowability behavior is found to be induced by the particle size distribution, which can be attributed to the interparticle interactions and friction of particles with different sizes.
To develop Taraxacum platycarpum extract (TP)-loaded particles for tablet dosage form, various TP-loaded particles composed of TP, dextrin, microcrystalline cellulose (MCC), silicon dioxide, ethanol, and water are prepared using a spray-drying method and fluid-bed-drying method. Their physical properties are evaluated using angle of repose, Hausner ratio, Carr's index, hardness, disintegrant time, and scanning electron microscopy. Optimal TP-loaded particles improve flowability and compressibility. Furthermore, 2% silicon dioxide gives increased flowability and compressibility. The formula of TP-loaded fluid-bed-drying particles at a TP/MCC/silicon-dioxide amount of 5/5/0.2 improves the angle of repose, Hausner ratio, Carr's index, hardness, and disintegrant time as compared with the TP-loaded spray-drying particles. The TP-loaded fluid-bed-drying particles considerably improve flowability and compressibility ($35.10^{\circ}$ vs. $40.3^{\circ}$, 0.97 vs. 1.17, and 18.97% vs. 28.97% for the angle of repose, Hausner ratio, and Carr's index, respectively), hardness (11.34 vs. 4.7 KP), and disintegrant time (7.4 vs. 10.4 min) as compared with the TP-loaded spray-drying particles. Thus, the results suggest that these fluid-bed-drying particles with MCC and silicon dioxide can be used as powerful particles to improve the flowability and compressibility of the TP.
The purpose of this study is to optimize the powder formulation and manufacturing conditions for the solidification of an extract of the herb Bangpungtongseong-san (BPTS). To develop BPTS-loaded particles for the tablet dosage form, various BPTS-loaded particles composed of BPTS, dextrin, microcrystalline cellulose (MCC), silicon dioxide, ethanol, and water are prepared using spray-drying and high shear granulation (high-speed mixing). Their physical properties are evaluated using scanning electron microscopy and measurements of the angle of repose, Hausner ratio, Carr's index, hardness, and disintegration time. The optimal BPTS-loaded particles exhibit improved flowability and compressibility. In particular, the BPTS-loaded particles containing silicon dioxide show significantly improved flowability and compressibility (the angle of repose, Hausner ratio, and Carr's index are 35.27 ± 0.58°, 1.18 ± 0.06, and 15.67 ± 1.68%, respectively), hardness (18.97 ± 1.00 KP), and disintegration time (17.60 ± 1.50 min) compared to those without silicon dioxide. Therefore, this study suggests that particles prepared by high-speed mixing can be used to greatly improve the flowability and compressibility of BPTS using MCC and silicon dioxide.
Lee, Bin;Kim, Dae-Kyeom;Kim, Young Il;Kim, Do Hoon;Son, Yong;Park, Kyoung-Tae;Kim, Taek-Soo
Journal of Powder Materials
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v.27
no.6
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pp.509-519
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2020
A well-established characterization method is required in powder bed fusion (PBF) metal additive manufacturing, where metal powder is used. The characterization methods from the traditional powder metallurgy process are still being used. However, it is necessary to develop advanced methods of property evaluation with the advances in additive manufacturing technology. In this article, the characterization methods of powders for metal PBF are reviewed, and the recent research trends are introduced. Standardization status and specifications for metal powder for the PBF process which published by the ISO, ASTM, and MPIF are also covered. The establishment of powder characterization methods are expected to contribute to the metal powder industry and the advancement of additive manufacturing technology through the creation of related databases.
Benyahia, A.;Ghrici, M.;Mansour, M. Said;Omran, A.
Advances in concrete construction
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v.5
no.1
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pp.1-15
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2017
This research project aimed at evaluating experimentally the effect of natural perlite powder as an alternative supplementary cementing material (SCM) on the performance of fiber reinforced self-consolidating repair mortars (FR-SCRMs). For this purpose, four FR-SCRMs mixes incorporating 0%, 10%, 20%, and 30% of natural perlite powder as cement replacements were prepared. The evaluation was based on fresh (slump flow, flow time, and unit weight), hardened (air-dry unit weight, compressive and flexural strengths, dynamic modulus of elasticity), and durability (water absorption test) performances. The results reveal that structural repair mortars confronting the performance requirements of class R4 materials (European Standard EN 1504-3) could be designed using 10%, 20%, and 30% of perlite powder as cement substitutions. Bonding results between repair mortars containing perlite powder and old concrete substrate investigated by the slant shear test showed good interlocking justifying the effectiveness of these produced mortars.
A scope of this study is to establish the optimum plasma spray conditions for fine ($5\mu\textrm{m}$) $Al_2O_3$ powder. However, the flowability of the $Al_2O_3$ powder is not so good because of irregular particle shape and fine particle size. Therefore, powder feeding system was modified by 1) change of powder feeding line material from polymer to copper 2) shorten the powder feeding tube length 3) heating the powder feeding system to $80^{\circ}C$4) vibrating the powder feeding line continuously, in order to feed the fine powder homogeneously. The homogeneous powder feeding conditions were obtained with the modified powder feeding system by controlling the powder carrier gas flow and the powder flow rate indicator. The best plasma spraying conditions for the fine $Al_2O_3$ powder were found out as 40kw gun power, 80 g/min. powder feed rate and 50 mm working distance after characterizing the microstructure, hardness and wear loss of the $Al_2O_3$ coating layer.
To develop Gastrodia elata (GE)-loaded particles for herbal extract dosage forms, various GE-loaded particles containing dextrin, isomalt, maltodextrin, and silicon dioxide as solidifying carriers in the GE water extract are prepared using the spray drying method. Their physical properties are evaluated using the repose angle, Hausner ratio, Carr's index, weight increase rate at 40℃/75% RH condition, and scanning electron microscopy (SEM). Particles made of dextrin improve the fluidity, compressibility, and water stability. In addition, 2% silicon dioxide increases the fluidity and moisture stability. The best flowability and compressibility of GE-loaded particles are observed with TP, dextrin, and silicon dioxide amounts in the ratio of 6/4/0.2 (34.29 ± 2.86°, 1.48 ± 0.03, and 38.29 ± 2.39%, repose angle, Hausner Ratio, and Carr's index, respectively) and moisture stability with a 2% weight increase rate for 14 h at 40℃/75% RH condition. Therefore, our results suggest that the particles prepared by the spray drying method with dextrin and 2% silicon dioxide can be used as powerful particles to improve the flowability, compressibility, and moisture stability of GE.
Lee, Dong Won;Lee, Hak Sung;Yu, Ji-Hun;Wang, Jei-Pil
Resources Recycling
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v.25
no.6
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pp.92-97
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2016
Spray dried $Cr_2O_3$ powder having an agglomerated structure of particles was twice treated into a plasma flame to increase its apparent density. The powder subjected to the first densification treatment did not show the entirely melted state keeping inner particle hollows, and it was fully melted after the second processing only. The powder size as a result of the second treatment decreased, and the apparent density as well as flowability were increased due to melting and surface smoothing effects. But a part of particles after the second densified treatment showed the hollow structure, especially those which were above $30{\mu}m$ in size. This densification behavior of the powder has been qualitatively discussed in terms of the thermal conductivity and inner gas pressure within aggregates exposed to the plasma flame.
Using Cr2O3 Al and graphite powders as starting materials Cr3C2 was synthesized by combustion synthesis process according to the following reaction : 3Cr3C2 +4C+6Allongrightarrow2Cr3C2 +3Al2O3. The synthesis was conducted at 2 atm in an argon atmosphere. in this study main-product was monolithic phase of Cr3C2 /Cr7C3 mixture and sub-product was slag state of $\alpha$-Al2O3. Single phase of Cr3C2 was obtained when crushed main-product was heat-treated at 120$0^{\circ}C$ for 3h in vacuum state with addition of 2.5wt% C. The obtained Cr3C2 powder can be used as plasma-arc deposit material because the flowability index of powder with the size of 9-50${\mu}{\textrm}{m}$ was 66.
KR-31378 is a new drug candidate intended for the use in the prevention of ischemia-reperfusion damage. The objective of this preformulation study was to determine the physicochemical properties of KR-31378. The n-octanol to water partition coefficients of KR-31378 were 0.0504 at pH 3 and 0.8874 at pH 10. Accelerated stability of KR-31378 in solution and solid state was studied at 5, 40, $60^{\circ}C$. The stability testing indicated that the t90 for the drug in solid was estimated to be 2 years and 128.6 days at $25^{\circ}C$, while the that in aquesou solution was 68.6 days at $25^{\circ}C$. The KR-31378 was also found to be unstable under the relative humidity of 76%, probably because of the hygroscopic nature of the drug. In order to study compatibility of KR-31378 with typical excipients, potential change in differential scanning calorimetry spectrum was studied in 1:1 binary mixtures of KR-31378 and Aerosil, Avicel, Eudragit, lactose, PEG, talc, CMC, PVP, starch. As a result, CMC, PVP, and starch were found to be incompatible with KR-31378, indicating the addition of these excipients may complicate the manufacturing of the formulation for the drug. Particle size distribution of KR-31378 powder was in the size range of 9-93 $\mu$ m with the mean particle size of 37.9 $\mu$ m. The flowability of KR-31378 was apparently inadequate, indicating the granulation may be necessary for the processing of the drug to solid dosage forms. Crystallization of the drug with a number of organic solvents did not lead a crystalline polymorphism. In addition, dissolution of the drug from the powder was adequately rapid at $37^{\circ}C$ in water.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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