在熱等靜壓（HIP）過(guò)程中,由于復(fù)雜的熱-機(jī)耦合問(wèn)題和合金粉末體的非致密化,導(dǎo)致壓坯的初始設(shè)計(jì)形狀和尺寸與HIP壓制后的形狀和尺寸存在少量偏差,如何精準(zhǔn)控型成為HIP工藝實(shí)施的關(guān)鍵和難點(diǎn)之一。由于壓坯整體收縮比例較大,同時(shí)伴隨不規(guī)則變形,因此通過(guò)數(shù)值模擬方法,預(yù)測(cè)HIP過(guò)程中包套的變形和壓坯的致密化過(guò)程,為包套結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供依據(jù)顯得至關(guān)重要。然而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)壓坯的數(shù)值模擬分析,仍需在多孔體材料的本構(gòu)模型、材料熱物性參數(shù)和有限元方程求解等方面進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。本文以Ti6Al4V合金粉末為基體,采用HIP技術(shù)成形單型芯零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件,利用有限元法分析壓坯的變形,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)從力學(xué)性能和壓坯尺寸兩方面對(duì)單型芯零件進(jìn)行了驗(yàn)證。在多孔體材料連續(xù)介質(zhì)塑性理論的基礎(chǔ)上,本文采用Shima-Oyane模型描述HIP過(guò)程中壓坯的流變行為,模型引入靜水壓力修正因子γ和應(yīng)力偏張量修正因子β兩個(gè)與相對(duì)密度相關(guān)的參數(shù),描述致密度和孔隙率對(duì)本構(gòu)方程的影響。此外,由于HIP過(guò)程中伴隨著蠕變現(xiàn)象,模型中還引入修正后的Maxwell冪律蠕變模型,描述合金粉末體的粘塑性流變行為。通過(guò)HIP中斷實(shí)驗(yàn),得到不同致密度下... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 金屬粉末熱等靜壓成形技術(shù)
    1.3 粉末致密化機(jī)理
        1.3.1 粉末致密化宏觀機(jī)制
        1.3.2 粉末致密化微觀機(jī)制
    1.4 熱等靜壓數(shù)值模擬國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 熱等靜壓有限元數(shù)值模擬
        1.5.1 屈服準(zhǔn)則
        1.5.2 熱機(jī)耦合分析
        1.5.3 接觸分析
    1.6 課題主要研究目標(biāo)及內(nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料及研究方法
    2.1 試驗(yàn)材料
    2.2 HIP中斷試驗(yàn)
        2.2.1 HIP試驗(yàn)設(shè)備
        2.2.2 HIP試驗(yàn)方法
    2.3 熱物性相關(guān)試驗(yàn)
        2.3.1 致密度測(cè)試
        2.3.2 熱處理試驗(yàn)
        2.3.3 熱膨脹系數(shù)試驗(yàn)
    2.4 單軸壓縮試驗(yàn)
        2.4.1 全致密壓縮試驗(yàn)
        2.4.2 多孔體壓縮試驗(yàn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 Ti6Al4V粉末HIP成形過(guò)程數(shù)值模擬
    3.1 Ti6Al4V材料相關(guān)參數(shù)
        3.1.1 高溫下的蠕變特性
        3.1.2 材料的物理特性
    3.2 Ti6Al4V本構(gòu)模型參數(shù)
    3.3 Ti6Al4V粉末合金HIP數(shù)值模擬
        3.3.1 有限元模型
        3.3.2 邊界定義與初始條件
        3.3.3 粉末致密化規(guī)律
        3.3.4 溫度場(chǎng)分布
        3.3.5 Cauchy應(yīng)力分布
    3.5 本章小結(jié)
第4章 模擬結(jié)果驗(yàn)證及性能分析
    4.1 HIP數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證
        4.1.1 Ti6Al4V合金粉末材料
        4.1.2 變形分析
    4.2 HIP后Ti6Al4V制件性能分析
        4.2.1 微觀組織
        4.2.2 拉伸性能分析
        4.2.3 斷口形貌分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 多型芯類零件HIP成形的模擬研究
    5.1 前處理及參數(shù)設(shè)定
    5.2 HIP成形多型芯零件的數(shù)值模擬分析
        5.2.1 有限元模型
        5.2.2 壓坯致密化規(guī)律
        5.2.3 Ti6Al4V合金粉末的流動(dòng)性規(guī)律
        5.2.4 Cauchy應(yīng)力分布
    5.3 HIP試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A 攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]等靜壓技術(shù)在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 姜卓鈺,張朋,包建文,王克儉.  宇航材料工藝. 2017(01)
[2]熱等靜壓成形2A12鋁合金粉末的數(shù)值模擬研究[J]. 喻思,郎利輝,王剛,黃西娜,續(xù)秋玉,段文.  粉末冶金工業(yè). 2016(02)
[3]Ti6Al4V合金整體零件的兩步熱等靜壓近凈成形工藝探究[J]. 黃俊,薛鵬舉,魏青松,史玉升.  中國(guó)機(jī)械工程. 2015(18)
[4]TC11鈦合金粉末渦輪盤熱等靜壓成形數(shù)值模擬研究[J]. 喻思,郎利輝,姚松,王剛,布國(guó)亮,續(xù)秋玉.  鍛壓技術(shù). 2015(03)
[5]基于Ti-6Al-4V的熱等靜壓與溫壓成形數(shù)值模擬對(duì)比研究[J]. 姚松,郎利輝,布國(guó)亮,張東星,王剛.  鍛壓技術(shù). 2013(03)
[6]粉末近凈成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 蔡青山,馬運(yùn)柱,劉文勝.  粉末冶金工業(yè). 2011(06)
[7]316L粉末熱等靜壓致密化過(guò)程數(shù)值模擬[J]. 劉國(guó)承,史玉升,魏青松,薛鵬舉.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(10)
[8]鈦合金熱等靜壓模擬本構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)確定及工藝優(yōu)化[J]. 郎利輝,布國(guó)亮,薛勇,張東星.  塑性工程學(xué)報(bào). 2011(04)
[9]熱等靜壓包套變形與粉末致密化的研究[J]. 侯志強(qiáng),史玉升,劉國(guó)承,王基維,魏青松.  材料與冶金學(xué)報(bào). 2011(02)
[10]熱等靜壓(HIP)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 尚文靜.  有色冶金設(shè)計(jì)與研究. 2010(01)

碩士論文
[1]鈦及鈦合金微壓縮變形行為及微觀組織演變規(guī)律研究[D]. 張美微.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]不銹鋼粉末熱等靜壓成形模擬與包套設(shè)計(jì)研究[D]. 李玉敏.山東大學(xué) 2015
[3]不銹鋼粉末熱等靜壓成形模擬與包套制造工藝研究[D]. 曲兵兵.華中科技大學(xué) 2009
[4]粉末成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬[D]. 周潔.昆明理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2937776