收藏本站
《合肥工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究

王德广  
【摘要】: 粉末冶金零部件已广泛用于机械、汽车、电子、自动化等领域,市场前景非常广阔。但孔隙的存在显著影响着粉末冶金制品性能,也增加了精密成形的难度,而传统的粉末压制制品相对密度一般小于90%,如何获得高密度高性能的粉末冶金制品成为目前粉末冶金行业的发展方向和研究重点。有限元数值模拟技术可以快捷、有效、详细的对粉末成型致密化过程进行研究。故此本文就粉末高致密化成型技术致密化机理、多孔材料力学性能与密度的关系以及粉末成型有限元数值模拟进行研究: (1)分析了粉末温压工艺关键要素—粉末模具控制温度和压制力对粉末温压致密化的影响,设计了电阻式加热控温的方法,验证了该加热控温方法的有效性。研究了铁基合金温压粉末在不同温度下流动性,获得温压过程中粉末控制温度范围。分析粉末和模具温度以及压制力变化对制品密度变化影响规律,得出了最佳温压工艺路线,分析了粉末温压成形致密化机理。 (2)分析了电磁感应加热技术在粉末温压工艺中应用,设计了电磁感应温压加热控温系统,验证了电磁感应加热加热和控制温度的有效性。试验结果显示,电磁感应加热技术可以快速、精确、有效性的控制模具温度,成功地将电磁感应加热技术应用于金属粉末温压工艺,温压试验结果显示电磁感应加热温压加热系统可以获得了较高密度的粉末制品,磁化对致密化没有影响。 (3)采用冲击锤法和分离式霍普金森高速撞击试验两种方法对铁基合金粉末(Distaloy4600A)和纯钛粉末(Ti-Dupont)高速成形变形过程进行了分析。利用National Instruments公司生产的数据采集模块(SCXI-1520和SCXI-1314)和采集软件Labview,编写了应变信息采集程序,研究了粉末高速成形过程模具变形特征。对于冲击锤法,研究了冲击锤高度和重量、粉末类型和质量、不同压制工艺等对高速成形制品密度的影响。对于分离式霍普金森高速撞击试验,分析了不同撞击压力下粉末致密化规律。分析了两种方法粉末致密化规律,研究了高速成形制品密度均匀性。试验结果显示冲击锤方法可以获得较高密度且均匀性较高粉末冶金制品,多次冲击对提高制品密度的作用是有限的。对于分离式霍普金森高速撞击试验,试验结果显示应力波对致密化没有影响。 (4)研究了铁基合金粉末制品密度与力学性能的关系,成功的建立了相对密度与杨氏模量关,为了粉末成形有限元数值模拟建立了模型基础;分析了粉末压制过程中的摩擦行为,得到随着粉末制品密度的增加,摩擦先增加,达到一定程度后,几乎直线降低的规律。研究了铁基合金粉末、纯钛粉末、铝基合金粉末制品相对密度与维氏硬度之间的关系,成功的建立了相对密度与维氏硬度关系模型,通过此方法可以简单方便的研究制品局部密度分别规律,特别是复杂形状制品。 (5)基于粉末温压成形致密化研究基础,建立了热力耦合的有限元模型,考虑温度、摩擦对压坯变形与性能的影响,采用更新的拉格朗日方法,对粉末温压成型过程进行了有限元数值模拟。分析了不同加热方式、不同摩擦状况、不同压坯高径比、不同压制方式、摩擦有利化和三轴向压制等多种不同的压制工艺形式对粉末温压工艺的致密化规律的影响,分析了压制过程的粉末颗粒变形,获得了粉末温压成形制品密度变化和应力分布规律。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF123.2

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 胡建华;尚会森;程呈;杜学超;;金属粉末压制成形理论与工艺进展[J];热加工工艺;2012年20期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 易林;麦秸粉末温压成形工艺及力学行为研究[D];中南林业科技大学;2012年
2 侯文潭;UHMWPE塑烧板基板成型过程的数值模拟及其制备工艺研究[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨霞,陈邦峰,果世驹;粉末冶金静电模壁润滑中复合润滑剂的静电荷电与润滑特性[J];北京科技大学学报;2004年04期
2 肖志瑜,陈平,李元元;粉末冶金高致密化的新途径[J];材料导报;2003年11期
3 曹顺华;林信平;李炯义;李元元;邵明;;模壁润滑温压工艺的研究[J];材料导报;2004年10期
4 何峰,汪武祥;温压工艺在粉末冶金中的研究与应用[J];材料工程;2001年06期
5 张双益,李元元;温压技术及其致密化机制的研究进展[J];材料科学与工程;1999年04期
6 李元元,项品峰,徐铮,倪东惠,吴苑标;温压技术中的致密化机制[J];材料科学与工程;2001年01期
7 肖志瑜,李元元,吴苑标;温压技术及其应用[J];材料开发与应用;2000年02期
8 何世文,欧阳鸿武,刘咏,汤慧萍,黄愿平;钛合金粉末温压成形行为[J];稀有金属材料与工程;2005年07期
9 周洪强;陈志强;;钛合金粉末冶金内润滑温压成形[J];稀有金属材料与工程;2008年11期
10 陈振华;金属粉末压缩成形的应力松弛[J];稀有金属材料与工程;1994年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 周洁;粉末成形过程的计算机模拟[D];昆明理工大学;2005年
2 李健;钼粉末温压成形过程的有限元数值模拟研究[D];西北工业大学;2007年
3 宾小丽;温压粉末冶金模具工作状况的数值模拟[D];广西大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
3 程继贵,夏永红,王华林,徐卫兵;聚苯乙烯/铜粉温压成型的研究[J];工程塑料应用;2000年06期
4 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
5 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
6 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
7 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
8 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
9 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
10 安骏;刘吉华;辛寅昌;;树脂纳米铈防辐射复合材料的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许春停;李萍;薛克敏;周明智;;筒形件滚珠旋压的模拟分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 诸涛;程继贵;李扬;黎彦希;;温压成形制备Fe-Si软磁材料的研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
3 潘华;程继贵;俞雨;;粉末冶金法制备AIN/Al复合材料及其性能研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
4 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
5 祁勇峰;崔建华;谢晓玲;;复杂结构进水塔抗震与稳定性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 梁亮;彭辉;甘敏;;医用微型机器人动力学建模和螺旋槽参数优化研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 吴鹏松;吴朝野;周东华;;适应性非线性前馈控制系统在钢轨热处理中的应用研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
8 巴力颖;;热轧支承辊磨损模型的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
9 赵宇;王兵;;空间光学遥感器电子设备热分析应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 赏国锋;沈国清;;海水淡化膜蒸馏装置传热表面的处理[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
6 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
7 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
8 许兰贵;变壁厚大锥度薄壁铝罐成形关键技术的研究[D];华南理工大学;2010年
9 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
10 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
2 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
3 牛顿;粉末冶金铜基摩擦材料制备及摩擦学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
4 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
5 刘霞;圆柱直齿轮精锻成形工艺试验及数值模拟研究[D];南昌航空大学;2010年
6 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
7 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
8 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
9 程立;液体粘性传动装置摩擦片元件的研究[D];山东科技大学;2010年
10 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘广建,王庆昭,于乃颖;超高分子量聚乙烯滤板的成型工艺[J];工程塑料应用;1996年02期
2 杨军,杨先泽;UHMWPE瓷机滤板的研制[J];工程塑料应用;2005年05期
3 蒋炳炎;周勇;楚纯鹏;;UHMWPE微孔滤板压制烧结模具设计[J];工程塑料应用;2008年11期
4 张涛;赵北君;朱世富;李凯;雍志华;;PBX粉末成形的数值模拟研究[J];材料工程;2009年05期
5 李元元,项品峰,徐铮,倪东惠,吴苑标;温压技术中的致密化机制[J];材料科学与工程;2001年01期
6 李明怡;金属粉末温压工艺的研究现状和进展[J];世界有色金属;1999年12期
7 吴树栋;关于发展麦秸人造板的几点认识[J];人造板通讯;2001年05期
8 周晓燕;均质刨花板的特点及生产技术[J];人造板通讯;2003年01期
9 姬正忠 ,张戈;我国秸秆人造板工业的现状及存在问题[J];人造板通讯;2004年10期
10 陆仁书,濮安彬,张显权,王伟宏,韩春雷;异氰酸酯胶稻草刨花板制造工艺[J];东北林业大学学报;1997年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘志明;麦秆表面特性及麦秆刨花板胶接机理的研究[D];东北林业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 张斌;以木材加工剩余物制作高强度木质基材料的研究[D];东北林业大学;2003年
2 曹永建;漆酶活化木材生产人造板及其胶合机理研究[D];北京林业大学;2005年
3 周洁;粉末成形过程的计算机模拟[D];昆明理工大学;2005年
4 廖明顺;多孔材料力学性能数值模拟[D];昆明理工大学;2006年
5 董震;陶瓷粉末压制成型过程数值模拟的研究[D];天津大学;2005年
6 李健;钼粉末温压成形过程的有限元数值模拟研究[D];西北工业大学;2007年
7 汪明波;粉末压制成形的研究[D];吉林大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张淑贤,张建国,肖志瑜;粉末冶金温压成形新技术及其应用[J];北京工业职业技术学院学报;2005年02期
2 林涛,果世驹,李明怡,魏延平;温压过程致密化机制探讨[J];北京科技大学学报;2000年02期
3 ;Fabrication of W/Cu and Mo/Cu FGM as Plasma-facing Materials[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2000年02期
4 梁淑全,黄伯云,曲选辉;金属注射成形中的高技术、新概念及其对产业化进程的影响[J];材料导报;1996年01期
5 邹柳娟,范志强,朱孝谦;碳纤维增强铜基(碳/铜)复合材料的研究现状与展望[J];材料导报;1998年03期
6 高小平,史庆南,左孝青;有限元法在粉末成形中的应用[J];材料导报;2003年04期
7 曹顺华;林信平;李炯义;李元元;邵明;;模壁润滑温压工艺的研究[J];材料导报;2004年10期
8 周晟宇;尹海清;曲选辉;;粉末冶金高速压制技术的研究进展[J];材料导报;2007年07期
9 贺峻,康永林,任学平;粉末构件CIP成形过程有限元数值模拟[J];材料科学与工艺;1999年S1期
10 贺峻,康永林,任学平;数值模拟在陶瓷粉末材料冷等静压过程中的应用[J];材料科学与工艺;2002年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙朝华;铝型材挤压过程数值模拟及模具优化设计[D];太原理工大学;2004年
2 何世文;钛基合金温压成形技术研究[D];中南大学;2004年
3 周洁;粉末成形过程的计算机模拟[D];昆明理工大学;2005年
4 吴增上;基于装配模型的粉末冶金成形模CAD系统的开发[D];广西大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;行业动态[J];粉末冶金工业;1998年03期
2 ;中国钢协粉末冶金分会发布2010年主要金属粉末的生产销售统计[J];粉末冶金工业;2011年03期
3 李元元,项品峰,徐铮,倪东惠,吴苑标;温压技术中的致密化机制[J];材料科学与工程;2001年01期
4 李元元,肖志瑜,倪东惠,张文,陈维平;粉末冶金温压技术的研究及其应用[J];广东有色金属学报;2004年01期
5 郭青蔚;粉末冶金工艺发展现状[J];世界有色金属;1998年10期
6 张双益,李元元;温压技术及其致密化机制的研究进展[J];材料科学与工程;1999年04期
7 曹阳;粉末冶金温压技术概述[J];粉末冶金材料科学与工程;1998年01期
8 曲选辉;;第一部关于粉末温压成形的专著[J];中国图书评论;2010年03期
9 钟雄;;探析粉末冶金技术的应用领域[J];魅力中国;2010年13期
10 陶小平;粉末冶金温压技术的开发应用[J];江西冶金;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝刚领;韩福生;许巧平;李卫东;;镁基多孔材料制备工艺的研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
2 申小平;;提高铁基粉末冶金飞块座部件产品精度的途径[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
3 ;秘书处召开粉末冶金分会重组工作会议[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年
4 李益民;钟孝贤;唐嵘;赵慕岳;;高比重钨合金的金属注射成形技术[A];中国钨工业回顾与展望研讨会论文集[C];1993年
5 朱远志;尹志民;郭昌明;滕浩;;粉末冶金气门座合金的热处理工艺研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
6 ;S.粉末冶金与难熔材料[A];2008中国材料研讨会暨庆祝中国科协成立50周年会议程序和论文摘要集[C];2008年
7 李溪滨;谭林英;苏春明;李美英;;烧结黄铜的摩擦磨损行为[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1992年
8 吴引江;唐仁波;周廉;兰涛;;粉末冶金钛及钛合金在汽车工业上的开发与应用现状[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
9 朱胜利;崔振铎;杨贤金;;氩气保护烧结TiNi多孔形状记忆合金的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
10 ;中南大学粉末冶金研究院摩擦耐磨材料研究所[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;欧洲粉末冶金协会[N];中国有色金属报;2000年
2 吕丽娟;阔步在行业领先的大道上[N];山西经济日报;2007年
3 李荣 马登旭 宋文琪;“铁末掘金”的探索者[N];联合日报;2010年
4 记者 李伟通讯员 刘传佳;80万科研经费催生20亿产值[N];莱芜日报;2008年
5 吕福明;粉末冶金技术变废为宝[N];中国矿业报;2005年
6 徐国江;北票盛隆站在新的起点谋划未来十年发展[N];朝阳日报;2010年
7 中国高新技术产业导报记者 刘笑楠 通讯员 陈军 本报记者 左朝胜;让“稀有的”成为“大众的”[N];科技日报;2005年
8 马双军 张景亮;首钢东星大韩粉末冶金项目落户开发区[N];烟台日报;2005年
9 记者 陆学进 毛雨森;“鹰球”三级跳迈向军民两月[N];南通日报;2006年
10 本报记者 蒙志军 孙敏坚;燃烧的激情[N];湖南日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
2 高红云;金属粉末流动温压的成形装置设计与成形过程基础理论研究[D];华南理工大学;2010年
3 刘国承;金属粉末热等静压致密化数值模拟与试验研究[D];华中科技大学;2011年
4 李红梅;生物医用钛及钛合金的粉末冶金制备工艺研究[D];昆明理工大学;2012年
5 马巧梅;基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究[D];中北大学;2010年
6 邓春锋;碳纳米管增强铝基复合材料的制备及组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 朱胜利;多孔TiNi形状记忆合金的研究[D];天津大学;2005年
8 周瑞;粉末冶金M3:2高速钢烧结行为及力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 蒋炳炎;金属粉末注射成形流动过程研究[D];中南大学;2003年
10 蒋渝;纳米金属粉体材料的氢等离子体制备机理及其润滑减摩特性研究[D];四川大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闵生;粉末冶金温压高性能铁基材料的研制[D];广东工业大学;2011年
2 吕洪;固体雾化原理及工艺规律的研究[D];中南大学;2003年
3 杨晨晨;金属粉末的粘弹塑性本构方程的研究[D];中南大学;2011年
4 陈鹏;高性能粉末冶金渐开线直齿轮的研究与开发[D];广东工业大学;2006年
5 谭文昌;多种工艺制备Cu-Ti_3SiC_2复合材料及其性能研究[D];华南理工大学;2012年
6 缪树勋;粉末冶金闸瓦的研究与设计[D];南京理工大学;2004年
7 马志伟;单向压制时粉末冶金台阶零件的密度分布规律研究[D];合肥工业大学;2011年
8 刘岳;CNC粉末成型液压机压坯成形受力分析及仿真[D];合肥工业大学;2012年
9 余俊;粉末冶金316L不锈钢的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 杨慧敏;粉末冶金铝基固体自润滑材料的研究[D];中南大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026