粉末高速压制技术的发展现状

粉末高速压制成形(HVC)技术在2001年由瑞典HganasAB公司提出,并在瑞典Hydro-pulsor公司生产的HVC设备上实现了速度≤10m.s-1的压制成形。高速压制成形原理是通过应力波在粉体中的传播使粉末致密,该技术具有压制生坯密度高、密度分布均匀、产品综合性能优异的特点,可以通过连续多次压制实现小设备压制大零件等,所以备受青睐。多个国家的研究者开展了相应的研究工作,材料涉及铁、铜、钛及其合金、磁性材料、陶瓷材料等。高速压制的粉末致密化机理不同于传统压制,今后还有待进一步深入开展研究。     

超声压制粉体成形技术研究进展

超声粉体压制技术适合众多种类的粉体材料以及较难加工的高分子材料等,不但制得的压坯密度和均匀度能有效提高,而且压制过程环保、安全。国内外开展了金属粉末、无机物中的陶瓷粉末、高分子材料中的塑料粉末,以及高分子含能材料的复合粉末等的超声压制成形研究,取得了许多成果,大大促进了超声压制粉体成形技术在国民经济和国防建设中的广泛应用。该文介绍了超声压制粉体成形技术的研究进展。     

铁粉的高速压制成形

采用高速压制技术制备铁基制品,探讨了冲击能量及冲击速度与冲击行程之间的关系,并研究了冲击能量、压制方式对生坯密度、最大冲击力、脱模力和径向弹性后效的影响.结果表明:在高速压制过程中,冲击能量与冲击行程呈线性关系,而冲击速度与冲击行程呈抛物线关系.生坯密度随着冲击能量的增加而逐渐增大.单次压制时,当冲击能量增加到6510 J时,生坯密度达到7.336 g/cm~3,其相对密度约为97%.在总冲击能量相同的情况下,两次压制制备出的试样生坯密度最大,三次压制的最小.在高速压制过程中,试样的脱模力及其径向弹性后效均远低于传统压制.     

金属粉末压制成形机理及影响因素模拟分析

利用MSC.MARC有限元分析软件对金属粉末致密化成形过程进行了模拟分析。采用基于更新拉格朗日方法描述的大位移弹塑性分析,研究了不同工艺(压制方式、摩擦条件)对不同侧压系数(K=4、6、8)压坯中金属粉末致密化成形行为的影响规律。结果表明,双向压制工艺相比单向压制工艺可改善压坯应力和密度均匀性;摩擦条件的改善有利于增大金属粉末移动,减少应力集中,降低粉末压制力,提高压坯密度均匀性;而相同压制工艺下,压坯高径比小时,密度分布更均匀。     

基于EDEM软件的粉料压制过程仿真与分析

为了验证在陶瓷墙地砖粉料压制过程中运用离散元软件EDEM分析的可行性,利用EDEM对陶瓷墙地砖粉料压制过程进行数值模拟分析,采用控制变量方法进行多组粉料压制过程的动态仿真实验,通过对实验数据的分析得出压制速度和压制力之间的关系。结果表明,在其他条件相同时,压制力与压制坯体密度均随着粉料压制速度的增大而增大,采用EDEM软件仿真的结果与压力机的实际工作情况是相符的。     

粉末短流程成形固结技术的研究及展望

针对粉末冶金行业最新发展的几种短流程成形固结新技术,结合华南理工大学近十多年来在粉末材料-工艺-装备-零件一体化方面开展的研究,重点阐述了粉末冶金温压成形、高速压制成形、喷射成形、多场作用下粉末成形与烧结一体化技术的研究进展及应用情况。指出在粉末冶金成形固结研究领域,合理拓展现有粉末冶金技术规范的空间,有望给传统粉末冶金成形固结技术注入新的活力。粉末冶金成形固结新技术的不断出现,必将促进先进制造业和高技术产业的快速发展,也必将给材料工程和制造业带来更加光明的前景。     

回转窑内颗粒轴向混合运动的数值模拟

为了研究不同粒径颗粒在水平回转窑内轴向混合运动机理,采用离散元软件EDEM对窑内颗粒轴向混合过程进行数值模拟,引入颗粒接触数动态跟踪颗粒的混合过程,以大、小颗粒接触数来衡量颗粒间的混合程度。结果表明:活动层内颗粒的运动速度较大;小颗粒轴向运动的主要方式是透过大颗粒间的间隙向大颗粒群渗透。     

粉末密度的测定方法及误差分析

本文详细介绍了使用比重瓶法测量粉末密度的方法并详细介绍了所需要的测量装置。对用比重瓶测量粉末密度的过程进行了详尽的阐述 ,给出了计算公式和推算过程以及最后的结论及测量的精度。最后 ,本文对粉末密度的测量结果进行了误差分析。     

基于位错密度的晶体塑性有限元方法的数值模拟及参数标定

运用ABAQUS有限元分析软件对基于位错密度的晶体塑性有限元方法(CPFEM)及其晶体塑性参数进行了深入的研究。结果表明,CPFEM晶体塑性本构可以准确地体现材料的力学性能。通过讨论不同晶体塑性参数,得到各个参数可以分别控制材料的屈服强度、硬化过程、剪切应变速率、极限强度等性能。此外,为了标定材料的晶体塑性参数引入多晶的代表体积单元(RVE)模型,并讨论了晶粒数以及晶粒规整度对于RVE模型的影响。结果表明,RVE模型的晶粒数达到临界值750个时能够体现等轴晶的宏观各向同性。结合晶体塑性RVE模拟和拉伸试验结果,对Inconel 718合金的晶体塑性参数进行标定,晶体塑性有限元的模拟结果和实验结果的误差小于5%。证明经过标定的晶体塑性参数可以准确反映Inconel 718的力学性能,也使得进一步研究该合金介观晶粒尺度的力学性能成为可能。     

定量确定纤维织构轴密度分布的矢量法

本文将大幅度减少衍射极图测试数目的织构分析矢量法应用于定量确定纤维织构材料的晶粒取向分布;采用蒙特卡罗方法计算系数矩阵σ_(pn)(hkl)。对立方晶系的研究结果表明,由一张极图甚至一张不完整极图即可准确地构建纤维轴密度分布图。     

粉末冶金高速压制技术的研究进展

主要介绍了高速压制技术的特点和研究进展.高速压制技术是一项低成本、高效率成型高密度粉末冶金零件的新技术,由于具有良好的性价比而备受关注.其压制速度快,可使材料性能更加优良、生产更加经济化,具备用中小型设备生产超大零件的能力,具有广阔的应用潜力.     

温压工艺----制备高密度粉末冶金零件的新技术

介绍了制备高密度、高强度复杂粉末冶金零件的新技术－温压工艺,论述了温压工艺的致密化机理,讨论了聚合物的加入方式和选取原则,在此基础上,提出了今后温压工艺的研究发展方向,并对其应用前景进行了展望。     

芦苇秆粉末高密度材料无胶温压成形与表征

为寻求高质清洁利用农林木质剩余物的新途径,运用响应面实验设计与分析方法对芦苇秆粉末实施无胶温压成形,制备高密度木质材料,用三维立体数码显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、热重分析和热解析-气相色谱/质谱联用分析技术对试件的微观结构、物相、纤维素结晶度、热脱附挥发物进行研究。结果表明,芦苇秆粉末粒度对试件性能的影响不明显;芦苇秆粉末在压力、温度、时间的复合作用下,木质素发生软化与流展,纤维素的结晶度得以提高,粉末颗粒间发生化学反应并产生化学链接;芦苇秆粉末的最优无胶温压工艺条件:成形压力为70 MPa,成形温度为160℃,保温保压时间为30 min;在最优工艺条件下制备的木质材料塑化明显,质硬而耐磨,具有韧性断裂特征,且在40、60、90、160℃环境温度下的挥发物中,有益、有害成分的种类和芦苇杆原粉相当,但有益成分的总含量远高于原粉,表明温压成形工艺具有环境友好性,无胶温压成形可以获得高品质人工木质材料。     

考虑电子热初速分布计算磁聚焦强流电子注的新方法

电子的热初速对强流电子注磁聚焦系统的性能具有重大的影响.本文提出了一种新方法,系统地考虑电子热初速分布和空间电荷效应计算非层流强流电子注聚焦系统;导出了局部正交曲线坐标系中电流密度分布的演化方程;编写了强流电子注磁聚焦的软件,研究了热初速分布对周期磁聚焦电子注电流密度分布及其演化的影响.     

多功能超音速火焰喷涂粒子速度的计算机仿真

超音速火焰喷涂粒子焰流速度对涂层的性能影响极大,但其实际速度很难确定,根据射流动力学原理,建立了多功能超音速火焰喷涂的焰流和粒子速度模型,并对焰流、WC-17Co和NiCrBSi喷涂粒子的速度进行了计算机仿真计算.结果表明:随喷涂距离增大,超音速焰流速度、温度不断下降,直至形成亚音速焰流;粒子的速度分布在300～800...     

Numerical Simulation of Current Density Distribution in Keyhole Double-Sided Arc Welding

In the double-sided arc welding system (DSAW) composing of PAW+TIG arcs, the PAW arc is guided by the TIG arc so that the current mostly flows through the direction of the workpiece thickness and the penetration is greatly improved. To analyze the current density distribution in DSAW is beneficial to understanding of this process. Considering all kinds of dynamic factors acting on the weldpool, this paper discusses firstly the surface deformation of the weldpool and the keyhole formation in PAW+TIG DSAW process on the basis of the magnetohydrodynamic theory and variation principles. Hence, a model of the current density distribution is developed. Through numerical simulation, the current density distribution in PAW+TIG DSAW process is quantitatively analyzed. It shows that the minimal radius of keyhole formed in PAW+TIG DSAW process is 0.5 mm and 89.5 percent of current flows through the keyhole.     

高聚物熔体锥形收敛流场分布的影响因素数值分析

在入口收敛流基本方程基础上,通过建立锥形入口结构和有限元网格模型,运用数值仿真方法,采用Cross本构方程和壁面无滑移模型,速度采用二次插值、压力采用线性插值和黏度牛顿迭代的有限元计算方法,对影响广义等温流动熔体在口模入口和出口区域的压力、速度和剪切速率分布的熔体材料、工艺参数和口模形状等因素进行了数值分析。研究结果表明,压力分布与熔体黏度、流动指数、松弛时间、入口流率和流道压缩比等有直接关系,而法向速度和剪切速率仅受入口流率的影响较大。通过对多个因素量化分析表明,压力分布随着熔体黏度、入口流率和流道压缩比的增大而增大,而随着流动指数和松弛时间的增大而减小,法向速度和剪切速率随着入口流率增大而增大;这些影响因素使得口模出口处压力、法向速度和剪切速率均不为零,从而引发离模膨胀等问题。     

超音速火焰喷枪气体温度场和压力场的数值模拟

超音速火焰喷涂喷枪内的气体状态(温度、压力等)直接影响喷涂粒子的加热、加速效果,从而决定涂层质量。为获取喷枪内温度场、压力场及气体质量分数分布,采用finite-rate化学模型和Realizable k-ε湍流模型进行流体动力学计算。模拟结果显示:O2和C3H8分布直接影响喷枪内燃烧区的位置,从而影响化学能-动能的转变;燃烧室主燃区的位置、大小与温度梯度、燃烧气体成分梯度密切相关;超音速火焰喷涂喷枪内气体压力呈阶梯状分布,所产生的动态压差迫使燃气沿压力梯度传播;燃烧室内高压气体经拉瓦尔管转换,使压降转变为动能。     

高温KNbO3熔液内速度场和温度场的实验研究及其数字模拟分析

在重力对流作用的情况下,本文对实验所用的铂金坩埚中的高温熔液内的速度分布和温度分布进行了数字模拟研究,结果表明:借助实验边界条件和Boussinesq近似,铌酸钾高温熔液中的速度分布及温度分布的数字模拟结果与实验结果基本吻合,流体运动的轨迹与实验示踪粒子轨迹也基本一致.     

基于UDEC煤体深孔预裂控制爆破数值模拟研究

通过定义煤体爆破损伤本构模型,利用fish语言编写计算代码,选择高斯脉冲函数作为爆炸波输入动力荷载,设置静态边界条件和对称边界条件,划分有限差分网格,建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型,分析了煤体中距炮孔不同距离处爆炸应力波传播规律以及煤体爆破损伤区的扩展过程。研究结果表明:煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展呈非线性指数衰减;煤体爆破损伤的最大损伤半径为3 m,且炸药起爆至煤体损伤破坏时间很短,大约为5.11 ms;煤体深孔预裂控制爆破最优炮孔间距为6 m。