铜基粉体热压成型过程变形行为模拟研究

发布时间：2020-05-29 08:54

【摘要】：铜基粉体压制成型过程中颗粒的变形是致密度增加的主要因素,研究致密化过程中颗粒的变形行为对于提高合金制品的致密度以及性能有着十分重要的意义。本文基于离散体有限元法,在优化颗粒有限元模型的基础上,运用MSC/Marc有限元分析软件研究了纯Cu、Cu-W颗粒二维理想化排列(即方形和六角形排列)压制过程中颗粒的致密化行为,同时研究了压制工艺(压制力、颗粒间摩擦、温度)对成型密度以及颗粒应变的影响规律,研究结果为提高铜基合金的致密度和性能具有重要的参考价值。论文取得的研究结果如下:(1)应用MSC/Marc有限元软件,建立了纯Cu、Cu-W颗粒二维理想化排列(即方形和六角形排列)有限元模型,研究了两种粉体在压制成型过程中压坯的流动、不同位置颗粒节点位移情况。结果表明,压坯在压制过程中整体呈现出向下流动的趋势,最上排的颗粒移动的位移最大,往下依次递减;同一颗粒不同位置节点在压制过程中主要发生的是Y方向位移,位移最大的点产生在颗粒间初始接触点上。(2)分析了纯Cu、Cu-W异质粉体在压制成型过程中典型位置颗粒的变形特点、压坯致密化规律。结果表明,纯Cu压制Cu颗粒的变形由颗粒的初始接触点开始沿轴向向颗粒中心和两边扩展,最终Cu颗粒会变成方形、六角形两个规则的形状;Cu-W异质压制过程Cu颗粒在与W颗粒接触的外表面会变成凹弧形。压制结束时,方形排列颗粒之间仍存在一定的缝隙,而六角形排列颗粒之间的缝隙已经基本被填充完毕。(3)分析了纯Cu、Cu-W异质粉体在压制成型过程中Cu颗粒在不同方向上的应变数值大小,并着重对Cu-W异质压制过程Cu颗粒从表面到内部的应变过程进行了分析。结果表明,方形排列Cu颗粒的主要应变范围在30°~150°C内,六角形排列Cu颗粒的应变范围大致呈“W”型分布,纯Cu压制最大应变值为分别为0.45、0.41,Cu-W异质压制最大应变数值分别为1.0、0.85。颗粒外表面位置节点的应变数值不一定是其沿中心方向上最大的,与颗粒的变形形状以及节点所处的位置有关。(4)研究了压制力、颗粒间摩擦力以及温度等对成型相对密度的的影响。结果表明,不论同质还是异质压实,方形排列和六角形排列两者所能达到的最大相对密度分别为0.960和0.996。温度的升高可以影响Cu颗粒的塑性应变过程,使颗粒发生软化,从而降低了成型所需压制力。颗粒内摩擦只会六角形排列Cu-W异质压制过程产生影响,摩擦系数在0~0.2时,相对密度变化最大为0.7%;摩擦系数大于0.2时,相对密度变化最大为0.2%。
【图文】：

孔洞模型,粉体压

学者对粉体压制成型过程进行了分析研究，Shima、Oyane 等对粉体压制过程中的塑性变制力学模型，该模型目前广泛应用于各种仿了粉体热弹塑性屈服模型，并基于此屈服模理工大学研究了粉体温压成型过程，得到了压述各种数学模型的建立为后面研究粉体压制过，由于颗粒的形状复杂多样，有限元模型建用的的建模方法主要有两类，即基于连续体元法。具中进行压制时，，当颗粒的粒度小到一定程有限个孔隙镶嵌入其中所组成的几何模型，

孔洞模型,压制成型,纯铁,压坯

图 1.2 纯铁压制成型的孔洞模型陈海鹏等[7]运用 DEFORM 软件模拟了铜钨混合粉末在包套成型过程（如图 1.3 所示），研究了压坯压制过程致密化规制工艺（压力、温度、时间）参数对钨铜合金成型相对密度，压坯致密化过程为先边缘然后中心的形式；通过对三种得到最优的参数为 950℃/110MPa/2h，此时，压坯相对密通过实验对模拟进行了验证。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF124.1

【参考文献】