發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 08:54

【摘要】：銅基粉體壓制成型過程中顆粒的變形是致密度增加的主要因素,研究致密化過程中顆粒的變形行為對(duì)于提高合金制品的致密度以及性能有著十分重要的意義。本文基于離散體有限元法,在優(yōu)化顆粒有限元模型的基礎(chǔ)上,運(yùn)用MSC/Marc有限元分析軟件研究了純Cu、Cu-W顆粒二維理想化排列(即方形和六角形排列)壓制過程中顆粒的致密化行為,同時(shí)研究了壓制工藝(壓制力、顆粒間摩擦、溫度)對(duì)成型密度以及顆粒應(yīng)變的影響規(guī)律,研究結(jié)果為提高銅基合金的致密度和性能具有重要的參考價(jià)值。論文取得的研究結(jié)果如下:(1)應(yīng)用MSC/Marc有限元軟件,建立了純Cu、Cu-W顆粒二維理想化排列(即方形和六角形排列)有限元模型,研究了兩種粉體在壓制成型過程中壓坯的流動(dòng)、不同位置顆粒節(jié)點(diǎn)位移情況。結(jié)果表明,壓坯在壓制過程中整體呈現(xiàn)出向下流動(dòng)的趨勢(shì),最上排的顆粒移動(dòng)的位移最大,往下依次遞減;同一顆粒不同位置節(jié)點(diǎn)在壓制過程中主要發(fā)生的是Y方向位移,位移最大的點(diǎn)產(chǎn)生在顆粒間初始接觸點(diǎn)上。(2)分析了純Cu、Cu-W異質(zhì)粉體在壓制成型過程中典型位置顆粒的變形特點(diǎn)、壓坯致密化規(guī)律。結(jié)果表明,純Cu壓制Cu顆粒的變形由顆粒的初始接觸點(diǎn)開始沿軸向向顆粒中心和兩邊擴(kuò)展,最終Cu顆粒會(huì)變成方形、六角形兩個(gè)規(guī)則的形狀;Cu-W異質(zhì)壓制過程Cu顆粒在與W顆粒接觸的外表面會(huì)變成凹弧形。壓制結(jié)束時(shí),方形排列顆粒之間仍存在一定的縫隙,而六角形排列顆粒之間的縫隙已經(jīng)基本被填充完畢。(3)分析了純Cu、Cu-W異質(zhì)粉體在壓制成型過程中Cu顆粒在不同方向上的應(yīng)變數(shù)值大小,并著重對(duì)Cu-W異質(zhì)壓制過程Cu顆粒從表面到內(nèi)部的應(yīng)變過程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,方形排列Cu顆粒的主要應(yīng)變范圍在30°~150°C內(nèi),六角形排列Cu顆粒的應(yīng)變范圍大致呈“W”型分布,純Cu壓制最大應(yīng)變值為分別為0.45、0.41,Cu-W異質(zhì)壓制最大應(yīng)變數(shù)值分別為1.0、0.85。顆粒外表面位置節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)值不一定是其沿中心方向上最大的,與顆粒的變形形狀以及節(jié)點(diǎn)所處的位置有關(guān)。(4)研究了壓制力、顆粒間摩擦力以及溫度等對(duì)成型相對(duì)密度的的影響。結(jié)果表明,不論同質(zhì)還是異質(zhì)壓實(shí),方形排列和六角形排列兩者所能達(dá)到的最大相對(duì)密度分別為0.960和0.996。溫度的升高可以影響Cu顆粒的塑性應(yīng)變過程,使顆粒發(fā)生軟化,從而降低了成型所需壓制力。顆粒內(nèi)摩擦只會(huì)六角形排列Cu-W異質(zhì)壓制過程產(chǎn)生影響,摩擦系數(shù)在0~0.2時(shí),相對(duì)密度變化最大為0.7%;摩擦系數(shù)大于0.2時(shí),相對(duì)密度變化最大為0.2%。
【圖文】：

學(xué)者對(duì)粉體壓制成型過程進(jìn)行了分析研究，Shima、Oyane 等對(duì)粉體壓制過程中的塑性變制力學(xué)模型，該模型目前廣泛應(yīng)用于各種仿了粉體熱彈塑性屈服模型，并基于此屈服模理工大學(xué)研究了粉體溫壓成型過程，得到了壓述各種數(shù)學(xué)模型的建立為后面研究粉體壓制過，由于顆粒的形狀復(fù)雜多樣，有限元模型建用的的建模方法主要有兩類，即基于連續(xù)體元法。具中進(jìn)行壓制時(shí)，，當(dāng)顆粒的粒度小到一定程有限個(gè)孔隙鑲嵌入其中所組成的幾何模型，

圖 1.2 純鐵壓制成型的孔洞模型陳海鵬等[7]運(yùn)用 DEFORM 軟件模擬了銅鎢混合粉末在包套成型過程（如圖 1.3 所示），研究了壓坯壓制過程致密化規(guī)制工藝（壓力、溫度、時(shí)間）參數(shù)對(duì)鎢銅合金成型相對(duì)密度，壓坯致密化過程為先邊緣然后中心的形式；通過對(duì)三種得到最優(yōu)的參數(shù)為 950℃/110MPa/2h，此時(shí)，壓坯相對(duì)密通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF124.1

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本文編號(hào)：2686695