粉末颗粒压制变形的细观模拟分析

基于离散体的有限元法对粉末颗粒压制过程进行了细观数值模拟,考察了典型位置颗粒的应变过程、不同位置颗粒的变形差异以及颗粒在不同压制力下的应变情况。分析表明,压制过程中粉末颗粒的变形主要分为小变形初级阶段、应变剧烈的主变形阶段和应变趋于稳定阶段,模壁界面摩擦对于模壁区域颗粒的变形和压制密度有显著影响,增加压坯压制力并不能无限的提高压坯密度。     

不同压制工艺下的粉末颗粒变形三维细观模拟研究

采用离散体的有限元法对压制过程中的粉末颗粒进行了三维细观数值模拟,通过分析三维球形颗粒模型的位移和应变来研究粉末压制过程,进而考察了不同压制力下颗粒的应变情况以及不同模壁摩擦和压制压力下模坯密度的变化情况。结果表明,压制过程中粉末颗粒的变形主要有3个阶段:小变形的初级阶段、应变剧烈的主变形阶段和应变趋于稳定的最后阶段。压制压力的提高并不能无限地提高压坯密度,应根据不同的粉末特性选择适当的压制力。另外,选择合适的模具摩擦条件能有效地提高粉末冶金压制的生产效率和质量。     

粉体压制过程密度变化机理及影响因素模拟分析

采用MSC.MARC有限元模拟软件对轴套粉体压制成形过程中粉末的位移走向和粉末位移对生坯相对密度的影响进行研究。同时,研究了不同模壁润滑条件以及不同厚度高度比对生坯密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致的位移滞后效应决定了生坯最终的相对密度分布状况;粉末的位移变化规律与生坯的密度分布相似。随着模壁润滑条件的改善和高度厚度比的增加,生坯的密度分布均匀性得到提高;尤其是采用特殊润滑时,生坯密度均匀性得到了明显的改善。这些为研究粉体压制致密化过程提供了理论参考依据。     

简易粉末双向压制成形模

1 问题的提出在粉末冶金工艺过程中,成形是一道重要工序,钢模压制是最常见的成形方法。粉末采用模压方式成形时,由于粉末颗粒之间粉末与模冲、模壁之间存在摩擦,使压制过程中力的传递和分布发生改变,由于压制力分布不均匀,造成压坯各个部分密度和强度的不均匀分     

基于离散单元法的粉末高速压制流动过程模拟

将离散单元法应用于粉末高速压制流动过程研究,以模拟粉体流动的非连续特性。将粉末视为粘弹性的离散颗粒,推导了力与位移表达的粉末高速压制粘弹性本构关系,建立了粉末高速压制成形颗粒流动的离散单元法控制方程;并给出了该模型的动态松弛法求解过程。基于离散单元法求解器PFC软件,对粉末高速压制成形过程颗粒流动情况及密度分布进行了模拟,模拟结果与实验结果较吻合。分析了阻尼系数变化对求解过程的敛散性和压坯密度分布的影响     

6061铝合金粉末冷压成形本构模型

在粉末压制过程中,材料的本构方程表征着粉体的变形机理,是用数值模拟方法研究、分析粉末压制过程的基础,因此,建立粉末压制本构方程对研究铝合金粉末压制成形规律、优化模具设计及工艺参数具有重要意义。通过对6061铝合金粉末进行单轴压缩、径向压缩(巴西圆盘实验)和模压实验,建立了相关材料参数随相对密度的变化规律,成功建立了Drucker-Prager Cap本构模型,并基于Abaqus仿真软件二次开发用户子程序USDFLD,添加了粉体材料密度场下6061铝合金粉末的模型参数,对铝合金粉末压制过程进行了数值模拟分析,通过压制力、位移曲线和相对密度分布结果验证了6061铝合金粉末冷压DPC本构模型的正确性。致密度在ρ=0.75～0.84范围内,仿真精度较高,即修正的DPC模型能更为准确地描述6061铝合金粉末的后期压制行为。     

高能球磨对3%C-Cu粉末压制特性的影响

针对石墨／铜基复合材料存在烧结膨胀的特点，提出用粉末压制、真空热压烧结和热挤压相结合的致密化工艺。为给后续的烧结提供相对密度较高、质量好的冷压坯，采用刚性模常温单向压制方法研究高能球磨3％C—Cu（质量分数）粉末的压制压力与相对密度的关系，用黄培云压制理论考察球磨粉末的压制特性。用扫描电镜和场发射扫描电镜分别研究高能球磨粉末的微观组织和微区成分。结果表明，压制压力相同时，粉末压坯相对密度随高能球磨时间的延长而逐渐减小。高能球磨时间相同时，粉末压坯相对密度随压制压力的增加而增大。随着高能球磨时间的延长，粉末体越来越难压制。压制压力和保压时间分别为700MPa和30s时，所得粉末压坯的质量较好。     

MCrAlY熔覆粉末单向冷压成形过程的数值分析及验证

利用大型有限元软件MSC.MARC对MCrAlY熔覆粉末单向冷压成形过程进行了数值模拟分析.建立了粉末片压制成形过程的二维有限元模型,确定了MCrAlY熔覆粉末的材料模型、单向冷压成形过程的初始条件和边界条件,获得了粉末单向冷压过程中沿其高度和直径方向位移的变化规律.提出将粉末片最大相对密度作为其理论相对密度,获得了粉末片孔隙度、致密度、相对密度及其高度随压制力的变化关系.基于Matlab对压制后的粉末片进行图像处理,获得了粉末片的实际高度和粉末片上下表面的相对密度,验证了有限元仿真模型的合理性和可靠性.     

铝粉末模压成型的三维有限元数值模拟

基于金属粉末材料的塑性变形理论及Shima-Oyane屈服函数,采用体积可压缩有限元法和Marc有限元软件对纯铝粉末模压过程进行三维有限元模拟,探讨粉末材料在压制过程中的变形特征和流动规律.结果表明,压坯内部的相对密度分布呈层状平行于模冲的运动方向,相对密度的最大和最小值分别位于与模冲接触的顶面的端角处和与阴模接触的底面端角处.数值模拟结果与利用排水法获得的试样平均相对密度值相符.     

金属粉末体压制成形过程模型的研究

通过对“６．３ＭＮ粉末成形液压机”的研制，对金属粉末体压制过程的数学模型和有限元模型进行了研究，对其密度、应力、应变分布进行了分析。建立并推导了刚塑性有限元材料体积可压缩性法中参数ｇ与粉末体相对密度ρ之间的关系式，用来动态模拟粉末体压制过程。为粉末体压制过程的模拟提供了一种新思路。该方法也可用于烧结后粉末体压制模拟。     

环形粉末预制坯压制规律研究

研究了环形粉末预制坯压制过程中压力和密度变化规律。通过力学分析建立了环形粉末预制坯压制力学模型，导出了6种压制方式下压制力沿预制坯高度分布规律，建立了统一的压制力分布计算公式，并计算了环形粉末预制坯下端面的最小压制力。基于黄培云粉末压制理论，导出了环形粉末预制坯相对密度沿高度分布计算公式，以及环形粉末预制坯上下端面密度的比值。     

粉末压制过程运动仿真的研究

粉末压制过程的计算机模拟技术是用于指导和优化粉末冶金压制工艺和模具设计的关键技术,已成为粉末冶金工业发展的研究热点,简述了粉末压制过程计算机模拟系统中的运动仿真模真原理,结构以及主要功能,并提出了相应的设计方法。     

金属粉末体压制成形过程模型的研究

通过对“６．３ＭＮ粉末成形液压机”的研制，对金属粉末体压制过程的数学模型和有限元模型了研究，对其密度，应力，应变分布进行了分析。建立了并推导出刚塑性有限元材料体积可压缩性法中参数ｇ与粉末体相对密度ρ之间的关系式，用来动态模拟粉末体压制过程。     

装粉方式对钛粉压制成形影响的数值模拟

用MSC.Marc软件模拟了3种不同装粉方式下钛粉压制成形过程中粉末的流动情况及压坯的密度分布规律.结果表明:粉末装粉方式对粉末压制过程及压坯密度有较大的影响,与平式装粉方式相比,采用凸式装粉,试样的烧结坯密度提高了6%,孔隙分布的均匀性也得到相应的改善.     

AI2O3/Cu复合材料制备工艺的优化

新型颗粒增强铜基复合电极材料Al2O3/Cu能较好地解决电阻点焊镀锌钢板时普通电极材料做电极寿命较短的问题。为了获得优化的Al2O3/Cu复合电极材料制备工艺,采用粉末冶金法制备Al2O3/Cu复合电极材料,通过改变制备过程中的工艺参数,以密度、显微维氏硬度、电导率、显微组织为检测内容,探讨压制力和烧结温度对Al2O3/Cu复合电极材料物理机械性能和显微组织的影响。结果表明,综合性能最优时的Al2O3/Cu复合电极材料制备工艺为:Cu-Al2O3混合粉末制坯压制力100 kN,烧结温度940℃。     

钛及钛合金电极整体成形机理研究

为满足高质量的钛及钛合金电极生产需求，优化完善了钛及钛合金电极整体成形工艺路线，使其更为高效短流程、绿色低碳，分析了海绵钛的压制变形过程，建立了整体成形压制力模型。并在5 MN挤压实验台上进行了小块电极压制试验，得到电极压制成形力学模型的重要参数，构建了电极成形密度-工艺参数数学模型。通过电极整体成形工艺试验验证了模型的正确性与该工艺路线的可行性。     

精密粉末压制设备及其工艺辅助软件的研究

为了成形密度均匀无裂纹的多层金属粉末压坯,设计和制造了用于成形带有上二台面和下三台面复杂粉末冶金零件的精密粉末压制设备,作为精密粉末成形制造系统的组成部分,开发了粉末成形工艺辅助软件.此设备的多层模冲均能单独控制实现压制复杂的多台面压坯的动作要求,研发的辅助软件包括数据库和分析计算功能,数据库模块可帮助粉末冶金零件用户选择材料.分析计算模块则可以根据模拟获得的工艺参数计算设备调整参数,并对设备进行运动干涉校验.实验表明运用辅助工艺软件计算出来的运动参数在精密粉末压制设备上压制的零件达到精度要求且设备压制过程中各模冲组件顺利,验证了精密粉末压制设备和工艺辅助软件的工程实用性.     

圆筒形粉末冶金压模的刚性条件

在粉末冶金生产中,广泛使用圆筒形压模。压模的刚性对粉末冶金制品的形状、尺寸精度有较大影响。对某些难成形粉末,压模的刚性甚至决定能否成形。如图1所示,凸模在压制力P作用下向下运动,使金属粉末压坯的轴向尺寸缩小,密度增加。凹模壁受粉末的径向侧压力P_1,其内径2r_o和外径2R_o都要产生一定的变形。当压坯轴向尺寸达到给定值时,凸模压力P卸去,成形结束。由于P的卸去,凹模出现弹性回复,作用于压坯表面有径向剩余侧压力P_1′,当剩余侧压力P_1′     

退火处理提高气雾化过共晶Al-Si合金粉末的变形能力（英文）

气雾化纯金属或合金粉末是粉末冶金方法(压制和烧结)制备高性能材料的常用原料。然而,由于细小的Si相和过饱和基体导致强度较高,气雾化Al-Si合金粉末的压制性能受到很大限制。研究退火处理对提高Al-Si合金粉末压制性能的作用。采用Heckel压制方程研究退火粉末的致密化行为并分析其变形能力。通过分析压坯的显微组织和抗弯断口,研究压制过程中粉末颗粒的变形行为。结果表明,粉末经过400°C退火获得96.1%的最高相对密度。由于Al基体软化、过饱和Si相析出、针状共晶相溶解以及Si相球化,退火处理可以明显提高Al-Si粉末的变形能力。     

提高氧化铁粉末的压坯密度的研究

根据粉末压制特点及粉末冶金工艺,将氧化铁粉末压制成形,研究压制压力等参数对氧化铁粉末压坯密度的影响.找出不同颗粒大小、不同压制压力下、不同比例添加剂、不同种类添加剂的氧化铁粉末对压坯密度的影响规律,为顺利地成形高密度的粉末冶金制品,提供工艺上的参考依据.