本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金粉末成形及數(shù)值模擬研究

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【摘要】：TC4鈦合金因其具有良好的綜合性能,已成為醫(yī)療、航空航天等重要領(lǐng)域的熱門材料。但鈦合金的機(jī)加工難等因素導(dǎo)致了鈦合金成本高,阻礙了其廣泛應(yīng)用。因此,本課題以TC4粉末為原料,對鈦合金粉末成形行為對壓胚致密化影響進(jìn)行研究,探討一種低成本、高性能鈦合金的制備工藝。主要研究內(nèi)容有:1、通過研究潤滑劑對TC4粉末成形性能影響的研究,確立了潤滑劑的種類、添加方式和含量。在粉末壓制過程中,研究壓力、溫度等工藝參數(shù)以及壓制方式對粉末致密化的影響,得出了TC4鈦合金粉末致密化的規(guī)律。此外,研究了壓胚幾何形狀對粉末致密化的影響,研究結(jié)果表明,高徑比較小有利于粉末的致密化。2、采用MSC.Marc2011軟件,數(shù)值模擬了鈦粉在不同摩擦、不同壓制方式、不同壓胚幾何形狀下的壓制過程,并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:(1)雙向壓制所得到的壓胚致密度比較均勻,所需時間較少。(2)模壁摩擦對粉末壓制成形有直接的影響,包括壓胚密度的分布狀況、大小及壓制過程中的力學(xué)特征。摩擦小時,壓胚致密度和應(yīng)力比較均勻;摩擦較大時,致密度和應(yīng)力分布不均勻,出現(xiàn)較大的致密度和應(yīng)力差,接近上沖模的邊角容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。(3)隨著高進(jìn)比的增大,壓胚的密度分布愈加不均勻,應(yīng)力分布也愈加不均勻。當(dāng)高徑比K=1時,圓柱壓胚和齒輪壓胚的密度及應(yīng)力分布比較一致。(4)通過對比分析單、雙向的實(shí)驗(yàn)和模擬,可以得到壓胚密度的分布規(guī)律基本一致。在壓力較高時,模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 粉末成形 溫度 壓制力 力學(xué)性能 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23;TF124.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 概述12
• 1.2 研究背景和選題依據(jù)12-14
• 1.3 國內(nèi)外應(yīng)用和研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 鈦合金的應(yīng)用和工藝發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.3.2 粉末冶金工藝的發(fā)展?fàn)顩r15-16
• 1.4 粉末成形技術(shù)介紹16-19
• 1.4.1 粉末鍛造16-17
• 1.4.2 溫壓工藝17-19
• 1.4.3 金屬注射成形19
• 1.5 粉末成形理論的數(shù)值模擬19-22
• 1.5.1 金屬塑性力學(xué)的有限元數(shù)值模擬20-21
• 1.5.2 有限元法在粉末成形中的應(yīng)用21-22
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 粉末成形工藝及實(shí)驗(yàn)23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 混粉23-25
• 2.2.1 鈦合金粉末的選擇24
• 2.2.2 配料24
• 2.2.3 混合24-25
• 2.2.4 測試混合粉末的流動性和松裝密度25
• 2.3 壓制25-27
• 2.3.1 稱料、裝料26
• 2.3.2 壓制工藝26-27
• 2.4 壓制模具設(shè)計27-29
• 2.4.1、模具設(shè)計方案27-28
• 2.4.2、模具材料選擇28-29
• 2.5 成形壓胚質(zhì)量檢測29-30
• 2.6 燒結(jié)及成品性能測試30-32
• 2.6.1 燒結(jié)30
• 2.6.2 性能測試30-32
• 第三章 TC4鈦合金粉末成形行為研究32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 鈦合金粉末用潤滑劑的研究32-37
• 3.2.1 潤滑劑類型對混合粉的流動性和松裝密度的影響32-34
• 3.2.2 潤滑劑對壓胚脫模力的影響34-35
• 3.2.3 潤滑劑含量對粉末密度的影響35-36
• 3.2.4 潤滑劑的加入方式對壓制成形的影響36-37
• 3.3 影響鈦合金粉末成形主要工藝因素37-43
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)方案37-38
• 3.3.2 壓力對壓胚密度的影響38-39
• 3.3.3 溫度對壓胚密度的影響39-40
• 3.3.4 不同壓制條件下壓胚的密度分布40-41
• 3.3.5 粉末壓制中成形壓胚高徑比對密度影響41-43
• 3.4 鈦合金粉末的燒結(jié)行為43-45
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)方案43
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 鈦合金粉末成形數(shù)值模擬研究46-62
• 4.1 有限元軟件的選用及其介紹46
• 4.2 彈塑性理性問題的基本方程46-48
• 4.3 粉末的溫壓特性48-50
• 4.3.1 粉末材料的泊松比48-49
• 4.3.2 粉末材料的彈性模量49
• 4.3.3 粉末材料的溫壓屈服強(qiáng)度49-50
• 4.4 計算模型的建立50
• 4.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析50-59
• 4.5.1 不同壓制方式對粉末成形的影響50-51
• 4.5.2 摩擦對粉末成形的影響51-55
• 4.5.3 不同幾何形狀零件的粉末成形數(shù)值模擬研究55-59
• 4.6 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)的對比分析59-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：860433