喷射成形双金属复合板准热等静压研究
发布时间：2021-07-30 07:15
与传统铸造工艺相比,喷射沉积技术不仅可以制备新型的高性能金属及金属基复合材料,而且喷射坯锭的组织细小,能够大幅提升传统铸造工艺下材料的综合性能,但是喷射沉积制件中含有少量的孔隙,使用性能较差,因此必须进行后续的致密化工艺,从而得到让人满意的综合性能。然而对板材采取常规化致密化工艺,如热挤压、锻造、轧制及楔压法等技术,可能会由于压力设备的限制或压后坯件成分分布被破坏等通常难以实现喷射沉积板材的致密化加工。因此本文设计并验证新的致密化方法——准热等静压工艺,与常规致密化工艺相比,其操作简单,成本低,致密化效果良好,对于大规模的工业生产也有重要的意义。本文开展了对应用喷射沉积技术制备的双金属复合板用准热等静压工艺进行后续致密化的基础研究。在广义塑性力学材料模型的基础上建模,建立适用于粉末介质变形的材料模型,即修正的Drucker-Prager Cap模型和硬化曲线,对于应用喷射沉积技术所制备出的金属材料相对密度基本保持在80%90%之间,因此将本论文中由喷射沉积技术制备的双金属复合板归为多孔材料,在模拟过程中应用多孔材料模型。基于弹塑性变形理论,应用有限元模拟软件ABA...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种复合材料结构图
喷射沉积原理射沉积(spray deposition)，又称喷射成形(spray forming)，在商业上一斯普瑞工艺(osprey process)[19, 20]。喷射沉积技术概念最初由英国 Sw A·Singer 教授于 1968年最先提出[21]，即把熔融金属液雾化成小液滴到一旋转沉积辊上，并直接将沉积坯料旋转到轧机加工成板材。作金三大前沿技术：近终形加工、熔融还原和半固态加工技术，喷射沉一种半固态近终形加工技术，成为了大量研究者的主要目标。喷射沉究起因是为了解决粉末冶金(RS/PM)工艺中存在的一些问题，如无法超大型的构件、粉末冶金工艺固有的材料含氧高、成本高的缺点[22]。为喷射沉积技术原理示意图。首先将熔融金属液倒入预热好的坩埚中流出，金属液在口径处被雾化喷嘴出口的高速惰性气流打碎，雾化为的细小熔滴，并在气流带动下加速；到达沉积板或沉积辊以前，小于熔滴则凝固成小颗粒，尺寸较大的仍处于液态，而中间尺寸的熔滴则粒[13]。所有被雾化的颗粒及液滴高速撞击沉积表面，并在沉积表面附熔合形成一个大块实体，之后在顺序凝固结晶，最终成型。
图 1-3 梯度板坯双工位一步式喷射成型示意图[27]a) 双工位喷射理论图，b) 双工位喷射工作图料致密化特点材料一般可以视为多孔材料，因为它是由大量的几何尺寸大射半固态小液滴沉积而成，喷射过程中坯料内部必然会存在下落过程形成的氧化膜，导致坯料不能达到理想的冶金状态理性质介于松散材料和致密材料之间[28]。文献 29、30 中将定义在 65%~88%之间[29, 30]，文献 31 中将多孔材料的相对密%之间[31]。当控制好喷射沉积的工艺参数，所制备出的金属材在 80%~90%之间，因此在本论文中由喷射沉积技术制备的孔材料。由于喷射过程由惰性气体进行雾化，沉积过程金属孔隙，不能直接应用于工业生产中，需要进行后续的塑性加理，使喷射坯锭获得优良的组织及性能，达到工业使用的标有一定量的孔隙，多孔材料进行致密化过程中的塑性变形与变形理论并不相同，多孔材料变形存在孔隙缩小及闭合的过
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷增强功能梯度材料等效特性细观力学模型发展与分析[J]. 郑恒伟,彭向和,田祖安,郑安节. 中国陶瓷. 2016(10)
[2]喷射沉积及后续加工探究[J]. 张俊一,尹建成,李昊,张超,钟毅. 热加工工艺. 2016(08)
[3]喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的微观组织及磨损性能[J]. 李昊,尹建成,王宇锋,张俊一,张超,钟毅. 材料科学与工程学报. 2016(02)
[4]SiC颗粒预处理对SiCp/Al-Si复合材料组织及性能的影响[J]. 王荣旗,谢敬佩,吴文杰,王爱琴. 粉末冶金工业. 2014(06)
[5]航空航天复合材料结构非接触无损检测技术的进展及发展趋势[J]. 马保全,周正干. 航空学报. 2014(07)
[6]基于修正Drucker-Prager Cap模型的片剂粉末压缩有限元分析[J]. 佀国宁,陈岚,施昊韫,谢蕴辉,衡瑞林. 中国医药工业杂志. 2013(01)
[7]喷射沉积电子封装用高硅铝合金的研究进展[J]. 刘文水,王日初,彭超群,莫静贻,朱学卫,彭健. 中国有色金属学报. 2012(12)
[8]功能梯度材料的制备与应用[J]. 訾克明,陈劲松. 热加工工艺. 2012(22)
[9]Deformability and microstructure transformation of PM TiAl alloy prepared by pseudo-HIP technology[J]. 张伟,刘咏,刘彬,李慧中,唐蓓. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[10]自蔓延高温合成/准热等静压法制备Ti3AlC2陶瓷的高温氧化行为研究[J]. 李翀,赫晓东,李庆芬. 材料保护. 2008(06)
博士论文
[1]7055铝合金及其颗粒增强复合材料喷射成形技术研究[D]. 司朝润.西北工业大学 2015
[2]粉末冶金压坯残余应力与裂纹损伤研究[D]. 周蕊.天津大学 2013
[3]喷射沉积气体流场与雾化机制研究[D]. 赵文军.哈尔滨工业大学 2012
[4]粉末激光快速成形与等静压复合过程工艺与数值模拟研究[D]. 杜艳迎.华中科技大学 2011
[5]喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金凝固行为及热加工过程组织演变[D]. 郭舒.哈尔滨工业大学 2011
[6]喷射沉积SiCp/Al-Si复合材料的疲劳行为研究[D]. 李微.湖南大学 2011
[7]W-Cu粉末热挤压致密工艺及塑性变形研究[D]. 李达人.哈尔滨工业大学 2009
[8]喷射沉积铝合金致密化技术的研究[D]. 张昊.湖南大学 2008
[9]喷射沉积材料压缩和轧制变形规律研究[D]. 詹美燕.湖南大学 2005
硕士论文
[1]基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析[D]. 施建伟.中北大学 2015
[2]Al-50%Si电子封装合金的致密化及性能[D]. 于雷.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于ABAQUS的4300mm宽厚板支承辊有限元研究及疲劳寿命计算[D]. 杜征.燕山大学 2012
[4]铝合金2A12喷射沉积热挤压工艺实验研究[D]. 梁国凡.昆明理工大学 2011
[5]热等静压近净成形的模拟研究及实验验证[D]. 侯志强.华中科技大学 2011
[6]基于有限元模拟的环件轧制锻透及残余应力研究[D]. 钱东升.武汉理工大学 2006
[7]喷射沉积5A06铝合金楔压致密化工艺的研究[D]. 范才河.湖南大学 2006
本文编号：3310966
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种复合材料结构图
喷射沉积原理射沉积(spray deposition)，又称喷射成形(spray forming)，在商业上一斯普瑞工艺(osprey process)[19, 20]。喷射沉积技术概念最初由英国 Sw A·Singer 教授于 1968年最先提出[21]，即把熔融金属液雾化成小液滴到一旋转沉积辊上，并直接将沉积坯料旋转到轧机加工成板材。作金三大前沿技术：近终形加工、熔融还原和半固态加工技术，喷射沉一种半固态近终形加工技术，成为了大量研究者的主要目标。喷射沉究起因是为了解决粉末冶金(RS/PM)工艺中存在的一些问题，如无法超大型的构件、粉末冶金工艺固有的材料含氧高、成本高的缺点[22]。为喷射沉积技术原理示意图。首先将熔融金属液倒入预热好的坩埚中流出，金属液在口径处被雾化喷嘴出口的高速惰性气流打碎，雾化为的细小熔滴，并在气流带动下加速；到达沉积板或沉积辊以前，小于熔滴则凝固成小颗粒，尺寸较大的仍处于液态，而中间尺寸的熔滴则粒[13]。所有被雾化的颗粒及液滴高速撞击沉积表面，并在沉积表面附熔合形成一个大块实体，之后在顺序凝固结晶，最终成型。
图 1-3 梯度板坯双工位一步式喷射成型示意图[27]a) 双工位喷射理论图，b) 双工位喷射工作图料致密化特点材料一般可以视为多孔材料，因为它是由大量的几何尺寸大射半固态小液滴沉积而成，喷射过程中坯料内部必然会存在下落过程形成的氧化膜，导致坯料不能达到理想的冶金状态理性质介于松散材料和致密材料之间[28]。文献 29、30 中将定义在 65%~88%之间[29, 30]，文献 31 中将多孔材料的相对密%之间[31]。当控制好喷射沉积的工艺参数，所制备出的金属材在 80%~90%之间，因此在本论文中由喷射沉积技术制备的孔材料。由于喷射过程由惰性气体进行雾化，沉积过程金属孔隙，不能直接应用于工业生产中，需要进行后续的塑性加理，使喷射坯锭获得优良的组织及性能，达到工业使用的标有一定量的孔隙，多孔材料进行致密化过程中的塑性变形与变形理论并不相同，多孔材料变形存在孔隙缩小及闭合的过
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷增强功能梯度材料等效特性细观力学模型发展与分析[J]. 郑恒伟,彭向和,田祖安,郑安节. 中国陶瓷. 2016(10)
[2]喷射沉积及后续加工探究[J]. 张俊一,尹建成,李昊,张超,钟毅. 热加工工艺. 2016(08)
[3]喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的微观组织及磨损性能[J]. 李昊,尹建成,王宇锋,张俊一,张超,钟毅. 材料科学与工程学报. 2016(02)
[4]SiC颗粒预处理对SiCp/Al-Si复合材料组织及性能的影响[J]. 王荣旗,谢敬佩,吴文杰,王爱琴. 粉末冶金工业. 2014(06)
[5]航空航天复合材料结构非接触无损检测技术的进展及发展趋势[J]. 马保全,周正干. 航空学报. 2014(07)
[6]基于修正Drucker-Prager Cap模型的片剂粉末压缩有限元分析[J]. 佀国宁,陈岚,施昊韫,谢蕴辉,衡瑞林. 中国医药工业杂志. 2013(01)
[7]喷射沉积电子封装用高硅铝合金的研究进展[J]. 刘文水,王日初,彭超群,莫静贻,朱学卫,彭健. 中国有色金属学报. 2012(12)
[8]功能梯度材料的制备与应用[J]. 訾克明,陈劲松. 热加工工艺. 2012(22)
[9]Deformability and microstructure transformation of PM TiAl alloy prepared by pseudo-HIP technology[J]. 张伟,刘咏,刘彬,李慧中,唐蓓. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[10]自蔓延高温合成/准热等静压法制备Ti3AlC2陶瓷的高温氧化行为研究[J]. 李翀,赫晓东,李庆芬. 材料保护. 2008(06)
博士论文
[1]7055铝合金及其颗粒增强复合材料喷射成形技术研究[D]. 司朝润.西北工业大学 2015
[2]粉末冶金压坯残余应力与裂纹损伤研究[D]. 周蕊.天津大学 2013
[3]喷射沉积气体流场与雾化机制研究[D]. 赵文军.哈尔滨工业大学 2012
[4]粉末激光快速成形与等静压复合过程工艺与数值模拟研究[D]. 杜艳迎.华中科技大学 2011
[5]喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金凝固行为及热加工过程组织演变[D]. 郭舒.哈尔滨工业大学 2011
[6]喷射沉积SiCp/Al-Si复合材料的疲劳行为研究[D]. 李微.湖南大学 2011
[7]W-Cu粉末热挤压致密工艺及塑性变形研究[D]. 李达人.哈尔滨工业大学 2009
[8]喷射沉积铝合金致密化技术的研究[D]. 张昊.湖南大学 2008
[9]喷射沉积材料压缩和轧制变形规律研究[D]. 詹美燕.湖南大学 2005
硕士论文
[1]基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析[D]. 施建伟.中北大学 2015
[2]Al-50%Si电子封装合金的致密化及性能[D]. 于雷.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于ABAQUS的4300mm宽厚板支承辊有限元研究及疲劳寿命计算[D]. 杜征.燕山大学 2012
[4]铝合金2A12喷射沉积热挤压工艺实验研究[D]. 梁国凡.昆明理工大学 2011
[5]热等静压近净成形的模拟研究及实验验证[D]. 侯志强.华中科技大学 2011
[6]基于有限元模拟的环件轧制锻透及残余应力研究[D]. 钱东升.武汉理工大学 2006
[7]喷射沉积5A06铝合金楔压致密化工艺的研究[D]. 范才河.湖南大学 2006
本文编号：3310966
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3310966.html
