钼粉末温压成形过程的有限元数值模拟研究

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1、摘要粉末冶金技术是二十世纪九十年代粉末冶金领域最具创造性的一项技术进步，它具有节能、节材、高效、近净(终)成形、少或无污染等突出优点。凭借这些其它传统加工技术无法与之媲美的优势，粉末冶金技术已经被许多生产行业广泛应用，因此得到国内外工业界和学术界的高度重视。本文在国内外研究的基础上，以钼粉为介质采用有限元方法对粉末温压成形过程进行了数值模拟，并分析了金属粉末温压过程中的颗粒受力状态，主要研究内容和结果如下：1．总结了粉末冶金技术发展过程中一些著名学者提出的典型力学模型、分析方法和近代一些新颖的研究思路，如：微观力学分析方法，分析了它们各自

2、的优点和不足之处，提出了金属温压建模和模拟的发展方向。2．结合有限元基本原理与温压成形的工艺特点，建立了金属粉末温压成形过程的有限元模型。在对材料模型参数、接触探测方法和加载方式进行了适当的处理的基础上，对三维圆柱等截面粉柱温压成形过程进行了有限元数值模拟。从模拟结果得到了最终三维坯体模型内部密度、温度和应力等参量的分布情况以及粉末颗粒轴向和径向的流动规律，并配合以相应的温压实验进行了验证，用阿基米德排水法测定了压坯密度。在此有限元模型基础上，探讨了压制过程中压制力、压制速度、加热温度和润滑条件等关键压制参数对压坯致密化效果的影响，并对这

3、些参数安排了正交模拟试验，提出了适用于模拟后处理的评价指标，并且用该指标对各压制参数对致密化效果的影响的显著程度进行了直观分析。3．针对粉末压制过程中常见的坯体缺陷—分层和裂纹进行了数值模拟研究，分析了坯体缺陷力学成因，据此提出了适当的改善途径和解决办法。根据粉末压制过程中颗粒流动和变形的特点，建立了一维和二维粉末压制力学模型，并对该模型进行了力学分析和数学求解，得到了压应力在坯体内部的分布函数方程，以此与有限元数值模拟结果对比。依据函数方程和模拟结果在一定程度上预测了在压制成形过程中压坯的密度分布规律和致密化效果。关键词：温压，数值模拟

4、，正交实验，力学模型，坯体缺陷西北T业大学硕十学位论文AbstractInthelastdecadeof20thcentury,powdermetallurgywiththesedominancesincludingsavingenergyandmaterials，hi曲erefficiency,lowerpollutionandcostWasconsideredasamostcreativeprocessingtechnologyandhasbeenwidelyusedinthekindsofindustrialdepartment．F

5、orexample，warmcompactiontechnologyWasusedtoproducthighmelting-pointandhardalloyssuchaswolframium，molybdemumandcupmm．Stressconditionofparticleswasresearchedinthecourseofmetallicpowderwarnlcompactionprocessbasedonbothdomesticandoversearesearch．Andthecoursewassimulatedonwith

6、finiteelementmethodinmolybademum．Maincontentsarefollowedas'-FirstlythedissertationreviewedtheresearchmethodsandmechanicalmodelsofpowdermetalcompactionprocessputforwardbymanyfamousscholarssuchasShima,Oyane，Gurson，Doralvelu，Dmcker．Andtheirmeritanddemeritareanalyzedfurther．S

7、econdlybybuildingandsolvingI-DandII-Dmodelsbasedoncharactersofparticlesflowing,stressfunctionalequationWasobtainedinthegreenbody．Andtheequationcanbeusedtopredictdistributionofdensityanddensiflcationeffect．Warmcompactionprocessofthree-dimensionalcylinderWassimulationonbyfi

8、niteelementmethod．Fuahersomekeyproblemsincludingthemodelparameters，contactdetectionmethod，loadin