粉末冶金零件加工研究进展

介绍了国内外粉末冶金烧结件加工的研究现状,对工艺参数优化、刀具磨损、已加工表面质量进行了详细分析,阐述了改善粉末冶金烧结件可加工性的措施:表面浸渗、添加易切削剂。分析了粉末冶金生坯加工时工艺参数对已加工表面质量的影响、生坯强度的提高以及生坯加工后的烧结件的力学性能。     

润滑剂对不锈钢粉末温压成型工艺的影响

研究了润滑剂种类、成型温度、润滑剂含量和润滑方式对不锈钢粉末温压成型生坯密度的影响。试验结果表明,改性聚合物润滑剂比石蜡和硬脂酸锌更适合于温压工艺,并具有较宽的温压成型温度范围,其值为(110±10)℃。当润滑剂含量(质量分数)为0.5%~0.9%时,对不锈钢粉末温压成型的生坯密度影响不大。模壁润滑可以显著降低混合粉末中润滑剂的含量,模壁润滑温压成型工艺可以显著提高不锈钢混合粉末的生坯密度。     

铁基粉末冶金材料的温压工艺

介绍了温压技术的工艺过程和致密化机制,采用温压工艺制备铁基粉末冶金材料,优选出了适合于温压工艺的聚合物添加剂,并确定了其最佳压制温度范围。试验表明,采用温压工艺可提高材料的生坯和烧结体密度以及力学性能     

明胶凝胶注模成型不锈钢浆料的制备与生坯的性能

选用316L不锈钢粉为原料、海藻酸钠为分散剂、明胶为粘结剂,研究了固相、分散剂和粘结剂含量对浆料的流动性以及凝胶注模成型生坯抗弯强度的影响。结果表明:当pH值为7、固相体积分数为56%、分散剂质量分数为1.0%、粘结剂质量分数为0.8%时,浆料的黏度小于1 000 MPa·s,按此工艺参数制备的生坯在室温下干燥后,其抗弯强度可达到3.6 MPa。     

硬质合金刀具车削氧化铝陶瓷生坯的磨损机理研究

陶瓷生坯是未经烧结的陶瓷压坯,粉体颗粒间未形成冶金结合力,没有陶瓷的硬、脆等特性,因此可以利用这一优点用车削方式加工陶瓷生坯。用冷等静压技术制备Al2O3陶瓷生坯柱体进行车削试验,探究陶瓷生坯切削加工质量和刀具磨损机理。试验表明刀具主要受到磨粒磨损且适当改变切削参数能明显改善加工表面质量和刀具寿命;并且在试验参数范围内,随着背吃刀量的增加,刀具寿命随之增加;进给量对刀具寿命影响不明显。     

基于响应面法的粉末挤出打印黄铜材料工艺参数优化

以水雾化CuZn30黄铜粉末为主要原料，微晶蜡等有机物为粘结剂，经混炼、破碎和过筛得到打印喂料，通过粉末挤出3D打印制得打印坯体。以层厚、挤出温度、挤出率和打印速度为研究因素，以生坯密度为响应指标，采用中心复合设计(Central Composite Design, CCD)进行实验设计，并建立响应面分析数学模型。实验结果表明：在实验优化范围内，打印件的生坯密度大小主要由层厚和挤出温度决定，当层厚为0.25 mm、挤出温度为150℃、挤出率为140%、打印速度为50 mm/s时可获得生坯密度最高的打印坯体。     

润滑剂含量对雾化铁粉温压行为的影响

采用水雾化铁粉,分别加入不同含量的润滑剂,以常温压制与温压两种压制方式成形,温压温度为130℃;测量了压坯、烧结坯的密度和弹性后效,并进行了对比与分析.结果表明:润滑剂的适量加入可以提高粉末的流动性以及减小其与模壁间的摩擦力,从而得到更高的压坯密度与烧结密度,加入量最佳值为0.4%(质量分数)左右;同时,温压可提高粉末的生坯密度、烧结密度,并且可以降低弹性后效和脱模力;常温压制的压坯密度和烧结坯密度最高值分别为6.89和7.10 g·cm-3,而温压的则提高至7.06和7.26 g·cm-3.     

316L不锈钢粉的流动温压成型工艺

研究了316L不锈钢粉流动温压成型时,在500 MPa压力下成型温度及润滑剂含量对生坯密度的影响;并在500 MPa压力、4%润滑剂含量和120℃温度下,进行了带内螺纹孔十字形零件的流动温压成型。结果表明:流动温压成型时,在润滑剂的熔点120℃附近生坯密度达到最大值5.55 g·cm~(-3);生坯密度随着润滑剂含量的增加而提高,但随着润滑剂含量的增加,压坯不出现裂纹的最大成型压力降低;流动温压成型制备的十字形零件的纵向和横向都具有完好的内螺纹。     

大功率发动机高性能粉末冶金油泵齿轮研究

通过对大功率发动机油泵齿轮使用状况的分析，进行了油泵齿轮的弯曲强度、接触疲劳强度和有限元分析计算；研制了高性能粉末冶金温压齿轮材料，与原采用的合金钢材料进行了摩擦磨损对比研究；采用粉末冶金温压旋转模模壁润滑方式压制了机油泵斜齿轮，与合金钢齿轮加工工艺、材料利用率和制造成本加以比较。进行了齿轮的轮齿折断试验、部件可靠性试验、整机耐久性试验，结果表明，在发动机全寿命周期内，所研制的粉末冶金温压斜齿轮耐磨性好、强度高，油泵供油量下降少，满足发动机各种工况的使用要求。     

一种新型材料3D打印性能及应用研究

本文提出了一种用于激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)成形的新型粉末材料KZF。研究了其适合进行SLS成形的粉末制备工艺,基于不同的激光加工工艺参数,得出了最优工艺参数。在最优工艺参数下SLS成形KZF粉生坯体具有较高的初始强度,得出了成形KZF生坯所需粘接剂的最低含量,和具有的强度值。研发了SLS成形的KZF生坯件的后处理材料、配方及工艺规范,研究了经确定最佳后处理规范后的KZF-SLS成形件的力学性能以及微观组织的影响,确定了提高KZF生坯强度的材料及含量,经后处理后的KZF-SLS成形件的弯曲强度提升幅度最大达273倍。本文为制造复杂形状的KZF成形件提供了一种新的思路与方法,并扩大了SLS成形材料的应用范围。     

粉末温压成形过程中的力学行为

利用MSC/Marc有限元仿真软件,采用基于更新拉格朗日方法的热-机耦合分析方法,模拟了铁基粉末温压工艺过程,研究了压制成形过程中的力学行为.结果表明:对于圆柱形粉末冶金制品,在获得同等压坯密度的情况下,随着润滑条件的改善,压制力、侧压力、脱模力均有所降低,同时压坯应力分布更加均匀,压坯边角处应力集中现象有所缓解,这对于提高压坯性能特别是力学性能十分有利.     

温压工艺及其关键技术

简要介绍了温压工艺方法、特点和应用,并对其关键技术（包括粉末、润滑剂、温压温度、温压系统和致密化机理）的研究进展进行了综述,指出国内加快开展温压工艺的研究,具有重要的现实意义。     

Density distributions characteristics of green ceramic compacts using scratch hardness

The dynamic hardness measurement using a scratch indentation is a convenient technique for assessing the local surface mechanical properties of a material. In the present study, this method was used to obtain both the local wall and internal density distributions for ceramic powder compacts. The method has been applied to investigate cylindrical samples of agglomerated aluminas prepared using single acting planar punch compaction in cylindrical dies. The study shows that this method is capable of detecting even very small changes in the properties of the sample. For example, it shows that along the planar surface adjacent to the moving punch (loaded at 87 MPa) of a cylindrical compact there is a change in the density from 2.35 g/cm³ to 2.46 g/cm³. In addition the approach is capable of mapping the internal density distribution within the compact. In agreement with the results obtained in previous studies, this technique also shows that the strength of this type of compact decreases if the compaction pressure increases to a value of ca. 380 MPa.     

车身复杂结构大规模问题的缩减计算

针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题,提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间,然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数,接着将矩阵向解空间进行投影,最后构建减缩计算系统。在新参数条件下,通过减缩系统得到大规模问题的响应,极大地提高了结构响应的计算效率。     

光弹性法和有限元法对应力强度因子的求解

为了探讨应力强度因子的计算方法,应用光弹性法和有限元法分别对含单边裂纹的紧凑拉伸试件进行实验分析和数值计算,给出有限元计算断裂问题的详细步骤以及光弹性法中通过求形状因子间接得到应力强度因子的实验过程。结果表明实验值与有限元计算值相吻合。有限元计算能够为优化设计提供较便捷的手段,而实验可以校验数值计算的正确性。两者可以取长补短,发挥各自的优势,可以更好地解决工程问题。     

压坯高径比对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末温压过程进行了模拟分析。采用基于更新拉格朗日方法的热—机耦合分析方法分析了不同压坯高径比对压坯性能(相对密度、等效应力)的影响规律。结果显示:在相同的侧压系数下,不同的初始松装高度与压坯直径对压坯相对密度分布影响不大,其分布规律基本一致;随着侧压系数的增大,压坯相对密度分布愈加不均匀,差值越来越大,低密度区域逐渐扩大。对压坯等效应力分布状况进行了研究,结果表明:侧压系数的分布呈X形,与镦粗变形相似,在X形的空心区域等效应力较低,是"摩擦死区",在X形的线区域等效应力较大,是"易变形区";随着侧压系数的增大,摩擦死区逐渐增大,同时随着初始松装高度的增大,压坯等效应力增大。     

A study on performance analysis of the helically coiled evaporator with circular minichannels

In order to develop a compact evaporator, experiments that show characteristics of evaporating heat transfer and pressure drop in the helically coiled minichannel were performed in our previous research. This study was focused on the performance analysis of helically coiled heat exchangers with circular minichannels with an inner diameter=1.0 mm. The working fluid was R-22, and the properties of R-22 were estimated using the REFPROP program. Numerical simulation was performed to compare results with the experimental results of the helically coiled heat exchanger. As the heat transfer rate and pressure drop were calculated at the micro segment of the branch channels, the performance of the evaporator was evaluated. The following conclusions were obtained through the numerical simulations of the helically coiled heat exchanger. It showed good performance when the flow rate of each branch channels was suitable to heat load of air-side. The numerical simulation value agreed with experimental results within ± 15%. In this study, a numerical simulation program was developed to estimate the performance of a helically coiled evaporator. And, an optimum helically coiled minichannels evaporator was designed.     

金属粉末零件压制过程有限元模拟的研究

论述粉末压制过程的建模理论，建立屈服准则中静水应力影响因子与粉末压坯密度之间的动态关系式。在此基础上，运用有限元方法对回转类粉末压制零件进行计算机模拟，结果印证理论分析，并与实验结果相符。     

温压制备Fe-1.8Ni-0.5Mo-1.2Cu-0.2C粉末冶金齿轮的组织与性能

以Fe-1.8Ni-0.5Mo-1.2Cu-0.2C预合金粉为原料,采用温压、烧结、渗碳、淬火与低温回火的工艺制备了粉末冶金齿轮,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和硬度仪等研究了齿轮的组织与性能。结果表明:温压压坯的密度为7.35g.cm-3,相对密度为94.2%;烧结态齿轮的显微组织主要是珠光体和铁素体,硬度达到46～54HRA,密度为7.37g.cm-3,相对密度为94.5%,烧结态齿轮有轻微收缩现象,但其仍表现出良好的尺寸稳定性;热处理后齿轮渗碳层的组织主要由回火马氏体和少量残余奥氏体组成,齿轮断齿扳力为9.6kN,硬度提高至66～75HRA。     

Cold compaction of an array of cylindrical fibres

The biaxial compaction of a square array of circular cylinders is studied using slip-line field, upper bound and finite element methods. Densification is assumed to occur by plastic deformation at the contacts. It is found that contact–contact interaction has a softening effect on the local indentation pressure at each contact. The yield surfaces resulting from hydrostatic and closed-die compaction are constructed at various stages of densification: the size and shape of the yield surface depend upon the loading history and upon the relative density of the compact. The finite element predictions suggest the formation of a vertex at the loading point for the entire densification process in the case of isostatic compaction. On the other hand, a vertex at the loading point is formed only for a relative density D0.85 in the case of closed-die compaction.