TC4钛合金粉末成形及数值模拟研究

发布时间：2017-09-16 02:37

  本文关键词：TC4钛合金粉末成形及数值模拟研究

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【摘要】：TC4钛合金因其具有良好的综合性能,已成为医疗、航空航天等重要领域的热门材料。但钛合金的机加工难等因素导致了钛合金成本高,阻碍了其广泛应用。因此,本课题以TC4粉末为原料,对钛合金粉末成形行为对压胚致密化影响进行研究,探讨一种低成本、高性能钛合金的制备工艺。主要研究内容有:1、通过研究润滑剂对TC4粉末成形性能影响的研究,确立了润滑剂的种类、添加方式和含量。在粉末压制过程中,研究压力、温度等工艺参数以及压制方式对粉末致密化的影响,得出了TC4钛合金粉末致密化的规律。此外,研究了压胚几何形状对粉末致密化的影响,研究结果表明,高径比较小有利于粉末的致密化。2、采用MSC.Marc2011软件,数值模拟了钛粉在不同摩擦、不同压制方式、不同压胚几何形状下的压制过程,并进行了相关实验验证。结果表明:(1)双向压制所得到的压胚致密度比较均匀,所需时间较少。(2)模壁摩擦对粉末压制成形有直接的影响,包括压胚密度的分布状况、大小及压制过程中的力学特征。摩擦小时,压胚致密度和应力比较均匀;摩擦较大时,致密度和应力分布不均匀,出现较大的致密度和应力差,接近上冲模的边角容易出现应力集中现象。(3)随着高进比的增大,压胚的密度分布愈加不均匀,应力分布也愈加不均匀。当高径比K=1时,圆柱压胚和齿轮压胚的密度及应力分布比较一致。(4)通过对比分析单、双向的实验和模拟,可以得到压胚密度的分布规律基本一致。在压力较高时,模拟结果和实验结果基本一致。
【关键词】：钛合金 粉末成形 温度 压制力 力学性能 数值模拟
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23;TF124.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 概述12
• 1.2 研究背景和选题依据12-14
• 1.3 国内外应用和研究现状14-16
• 1.3.1 钛合金的应用和工艺发展状况14-15
• 1.3.2 粉末冶金工艺的发展状况15-16
• 1.4 粉末成形技术介绍16-19
• 1.4.1 粉末锻造16-17
• 1.4.2 温压工艺17-19
• 1.4.3 金属注射成形19
• 1.5 粉末成形理论的数值模拟19-22
• 1.5.1 金属塑性力学的有限元数值模拟20-21
• 1.5.2 有限元法在粉末成形中的应用21-22
• 1.6 本文主要研究内容22-23
• 第二章 粉末成形工艺及实验23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 混粉23-25
• 2.2.1 钛合金粉末的选择24
• 2.2.2 配料24
• 2.2.3 混合24-25
• 2.2.4 测试混合粉末的流动性和松装密度25
• 2.3 压制25-27
• 2.3.1 称料、装料26
• 2.3.2 压制工艺26-27
• 2.4 压制模具设计27-29
• 2.4.1、模具设计方案27-28
• 2.4.2、模具材料选择28-29
• 2.5 成形压胚质量检测29-30
• 2.6 烧结及成品性能测试30-32
• 2.6.1 烧结30
• 2.6.2 性能测试30-32
• 第三章 TC4钛合金粉末成形行为研究32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 钛合金粉末用润滑剂的研究32-37
• 3.2.1 润滑剂类型对混合粉的流动性和松装密度的影响32-34
• 3.2.2 润滑剂对压胚脱模力的影响34-35
• 3.2.3 润滑剂含量对粉末密度的影响35-36
• 3.2.4 润滑剂的加入方式对压制成形的影响36-37
• 3.3 影响钛合金粉末成形主要工艺因素37-43
• 3.3.1 实验方案37-38
• 3.3.2 压力对压胚密度的影响38-39
• 3.3.3 温度对压胚密度的影响39-40
• 3.3.4 不同压制条件下压胚的密度分布40-41
• 3.3.5 粉末压制中成形压胚高径比对密度影响41-43
• 3.4 钛合金粉末的烧结行为43-45
• 3.4.1 实验方案43
• 3.4.2 实验结果分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 钛合金粉末成形数值模拟研究46-62
• 4.1 有限元软件的选用及其介绍46
• 4.2 弹塑性理性问题的基本方程46-48
• 4.3 粉末的温压特性48-50
• 4.3.1 粉末材料的泊松比48-49
• 4.3.2 粉末材料的弹性模量49
• 4.3.3 粉末材料的温压屈服强度49-50
• 4.4 计算模型的建立50
• 4.5 数值模拟结果分析50-59
• 4.5.1 不同压制方式对粉末成形的影响50-51
• 4.5.2 摩擦对粉末成形的影响51-55
• 4.5.3 不同几何形状零件的粉末成形数值模拟研究55-59
• 4.6 数值模拟与实验的对比分析59-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：860433