钨铜复合粉末成形过程的颗粒尺度数值模拟

采用多粒子有限元方法对钨铜复合粉末的二维模压成形过程进行数值模拟。系统研究和分析了铜粉含量和压力对成形过程中压坯相对密度及分布、应力及分布、颗粒变形、孔隙填充行为以及力链结构的影响规律。结果表明：成形过程中应力主要集中在钨颗粒内部,并形成力链阻碍致密化的进程。孔隙的填充主要通过铜颗粒的变形来实现,相互接触的钨颗粒形成了难以填充的细小孔隙。钨铜颗粒边缘部位的应力都高于中心应力。随着压制压力的增加,铜颗粒比钨颗粒中心部位应力增长缓慢,沿压制方向上钨颗粒边缘应力值远大于颗粒中心部位。综合分析,钨颗粒的变形特性是阻碍成形致密化进程的关键因素,需要优化钨颗粒的排列结构,从而实现高性能压坯。     

表面镀钨金刚石/铜复合材料的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对表面镀钨金刚石/铜复合材料进行了数值模拟,研究了金刚石体积分数、金刚石粒径及镀层厚度对表面镀钨金刚石/铜复合材料导热系数和热膨胀系数的影响。结果表明:随着金刚石体积分数的增加、金刚石粒径的增大、镀层厚度的减小,复合材料的导热系数呈现出增加的趋势,与文献数据的变化趋势相符,热膨胀系数受金刚石体积分数影响最大,金刚石粒径选在150~200 μm较为合适。     

纳米钨铜复合粉末的压制成形研究

采用黄培云压制理论研究了纳米钨铜粉的压制行为,探讨了成形压力对坯料烧结性能的影响。结果表明:纳米钨铜粉末比纳米钨粉容易压制,铜含量越多越容易压制;细粉末钨粉或钨铜粉末的压制成形能力较差,粗粉末成形能力较好;采用单向压制,W-20%Cu(质量分数)在成形压力为500～600MPa时出现明显的裂纹;在300MPa时可以获得组织均匀、致密度为99.5%的烧结样品。     

铝粉末压制过程有限元模拟研究

根据粉末材料的塑性理论及Shima-Oyane屈服准则,利用体积可压缩有限元法,采用MARC有限元分析软件对铝粉的单向压制和双向压制过程进行了数值模拟。得到了粉末材料在压制过程中的变形特征、相对密度分布及粉末质点的流动规律,得到单向压制和双向压制的密度分布图,并对其差异进行了分析。模拟结果对揭示粉末压制过程机理,制订压制工艺都有显著意义。     

钨棒材的轧制研究

论述了采用ＫＯＣＫＳ三辊高速轧机，对质景为３ｋｇ／根的钨坯条进行轧制开坯，取代传统的旋锻开坯的工艺技术。指出，轧制开坯突破了＂雪花＇晶坯条不易进行加工的难点，且对钨坯条的密度要求降低。分析表明，轧制钨棒与旋银钨棒相比，在产品质量、直径均匀性、表面状况及能耗、劳动生产率等方面，均具有明显优势。     

钨铜粉末材料烧结-挤压致密化研究

为探索难熔金属和铜粉末混合坯致密化工艺,提出了钨铜粉末材料液相烧结和热静液挤压致密新工艺,经过实验获得了近致密、组织细小、性能优异的复合材料.结果表明,WCu40混合粉末冷压坯的相对密度约为70%,经过液相烧结和热静液挤压,可以获得相对密度大于99.8%的钨铜(WCu38)材料.致密后材料导电率可达到41～48 m·Ω-1·mm-2,硬度可达到HB173～176.     

化学共还原制备钨铜复合粉末工艺研究

以钨酸铵和硝酸铜为原料,采用湿化学合成法-沉淀共还原法制备了粒度小,形貌规则的W-Cu复合粉体。研究影响复合粉末形态的工艺参数。用扫描电子显微镜,X射线衍射仪和激光粒度分析仪对粉末的形貌,组成和粒径进行了表征。结果表明,在一定条件下,化学合成法制备的复合粉体-沉淀共还原法制备的复合粉体晶粒细小,形态规则,多边形均匀。     

中厚板轧制过程中轧制力变化有限元模拟

采用动态显式有限元法对中厚板轧制过程进行了分析.分析了轧制过程稳定阶段接触区中厚板单元数、轧辊单元尺寸以及中厚板初始速度选择对有限元分析计算结果的影响,得出了合理的轧制过程有限元模拟参数,并对某中厚板厂15道次轧制过程轧制力变化规律进行了分析,稳定阶段轧制力计算结果与实测结果非常接近.该结果对中厚板轧制过程模拟具有一定的参考意义.     

异步轧制的过程的有限元模拟

应用弹塑性有限元商用软件Marc对二辊异步轧制过程进行了分析计算。给出了变形过程中的力学参数如应力，应变等变化状态，是确了异步轧帛的变形和受力状态，为轧制过程机械性能参数的合理化设置提供了依据。     

纳米钨铜复合粉末的制备及其烧结行为研究

以钨酸钠和硝酸铜为原料,采用水热合成-共还原法制备钨铜复合粉末,再通过真空热压烧结法制备钨铜复合材料,并研究了钨铜复合粉末的结构形貌,以及经不同温度热处理后钨铜复合材料的显微形貌、物性特征。结果表明:采用水热合成-共还原法可制得粒度尺寸约为70nm且颗粒分布均匀的纳米级钨铜复合粉末。钨铜复合粉末经加压烧结及热处理后可得到W相和Cu相紧密结合、Cu相均匀分布在W相周围的钨铜复合材料,其在热处理温度为950℃时致密度最高,达到99.2%;在热处理温度为800℃时导电率最高,达到46.5%IACS;在热处理温度为900℃时布氏硬度最高,达到HB285。     

板带钢轧制的有限元模拟分析

为了指导板带钢的实际生产,减少试轧次数,故采用了有限元软件ANSYS8.0建立了板带钢的轧制模型.通过接触分析的方法对高温条件下板带钢的轧制过程进行了模拟仿真,并对轧制过程中板带钢的变形及应力分布作了分析.结果表明,模拟与实测数据基本吻合.     

普通中厚板轧制过程的有限元模拟

采用有限元模拟计算软件ANSYS/LS-DYNA,对中厚板轧制过程进行了模拟研究,分析了轧辊直径、展宽比、延伸率等变形参数对轧后钢板平面形状的影响,得出了变形参数对钢板平面形状的影响规律。由模拟计算结果知:轧后钢板头部始终为凸形,而边部形状则随变形参数不同而变化,钢板边部由凹形向凸形变化的临界展宽比,将随轧辊直径的增大而增大。可以此计算结果为基础,研究立辊轧边及MAS轧制过程的变形特点,以改善轧后钢板平面形状。     

中厚板MAS轧制过程的有限元模拟

采用有限元软件ANSYS／LS-DYNA对MAS轧制过程及随后的展宽和精轧过程进行了模拟计算,分析了各变形阶段钢板的形状变化及不同MAS轧制参数对钢板边部形状的影响。结果表明：MAS轧制可以改善轧后钢板边部形状。钢板边部形状的改变不仅与MAS轧制的补偿面积有关,而且与MAS轧制段长度和压下量的比值有关,若MAS轧制参数选取不当,钢板边部会发生“过补偿”现象。根据计算结果选取MAS轧制参数,在中厚板轧机上进行了现场生产试验,效果良好。     

大尺寸纯钨板轧制数值模拟

钨是核聚变示范堆、散裂中子源及半导体领域中非常重要的一种难熔金属材料,通过对钨板进行轧制变形可以得到各项预期性能。本文通过DEFORM软件模拟大尺寸钨板坯料的轧制,分析轧制方式对损伤因子（损伤值）和应变的影响。结果发现,单向轧制的损伤严重区域主要分布在坯料侧面边缘处,易发生裂纹;交叉轧制对的损伤严重区域比较均匀地分布在坯料四周,由损伤累积产生韧性裂纹的倾向性小。交叉轧制板材在轧制方向的应变曲线在到达一次“最高值”后会下降到上一道次的横向应变,形成“最小值”,两次应变最大值的差值比单向轧制的小。     

热电池粉末压制成形的有限元模拟研究

为提高热电池粉末成形质量,利用MSC.Marc有限元分析软件对热电池粉末成形过程进行模拟,获得粉末压制过程中的变形特征、应力和密度变化规律等数据。结果表明,摩擦是影响粉末成形的重要因素,应力和密度的变化规律相似,多层不同粉末压制成形和单层同种粉末压制成形有相似的特点。     

粉末挤压成型的有限元数值模拟

基于金属粉末材料的塑性变形理论和体积可压缩的刚塑性有限元理论，导出了适合于分析金属粉末材料挤压成型的有限元公式；并详细分析了粉体塑性成型的有限元关键技术以及讨论了相应的处理方法。     

特厚板温度梯度轧制有限元模拟与实验研究

针对特厚板再结晶型轧制,板坯中心难以变形导致心部晶粒粗大的问题,使用Q345B钢,采用有限元方法建立了特厚板轧制的仿真模型,以研究在特厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板心部应变的影响,并与传统均温轧制进行对比,预测了两种温度场条件下奥氏体再结晶的晶粒尺寸.采用大试样平面应变实验对模拟结果进行验证.研究结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料心部应变量,最大增加了61.35%.计算和实验结果显示温度梯度轧制可以减小特厚板心部晶粒尺寸,晶粒度级别提高了一个等级,说明该工艺对提高特厚板中心区域性能有利.     

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行了模拟仿真,得到了采用单圆弧成品前椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况.成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,把模拟结果进行比较,得出采用双圆弧成品前椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布.     

用弹塑性有限元模拟双金属复合板轧制

应用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对双金属复合板的轧制过程进行了数值模拟，获得了单位轧制压力的分布情况，并由此计算出双金属复合板的轧制力，模拟结果证实了应用显式动力学弹塑性有限元法模拟双金属复合板轧制的可行性，且计算所得轧制力与实验结果吻合较好。     

异型钛材轧制中的有限元模拟

利用有限元模拟软件DEFORM-3D对异型钛材的多道次轧制成形过程进行数值模拟,研究了坯料形状、孔型侧斜度以及轧辊间距对TA2纯钛异型材轧制过程及成品的影响。结果表明,圆形坯料有利于保证轧制过程中的稳定性,较大的侧斜度有利于提高变形的均匀性,而增大轧辊间距会导致轧件宽展相应减小。总之,借助计算机模拟异型钛材的轧制生产过程,可以优化坯料形状、完善孔型设计、制定轧制工艺,特别是在异型钛材新产品开发中,对于缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。