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二硅化钼基电热材料的等截面通道转角挤压研究

李辉  
【摘要】:二硅化钼是一种广泛应用的性能优异的高温电热材料。但是,在二硅化钼电热元件的注塑成型及烧结工艺中,坯料中颗粒与孔隙的分布情况直接影响着烧结元件的质量。因此,研究粉末冶金材料成形过程与颗粒、孔隙的排布规律,以提高材料致密度和其他相关性能,就具有重要的理论和实际意义。 等截面通道转角挤压(简称ECAP)技术是一种使材料产生强烈塑性变形的有效方法。到目前为止,人们对ECAP的研究主要是塑性金属或金属间化合物等材料的组织、性能及ECAP应变的研究上,而对ECAP在粉末材料成型应用研究方面,国外有少量报道,国内尚未见到相关资料。特别是,ECAP在二硅化钼电热材料成形方面的应用,国内外均未见到相关的报道。 本研究按照滑移线场理论建立了理想无摩擦条件和实际摩擦条件下的滑移线场模型,推导了挤压应力公式以及模腔的横向挤压应力计算公式。并由此研制出Φ=90°的ECAP模具以及直挤压(CE)模具。将两种不同挤压方式(等通道转角挤压和传统直挤压)应用于二硅化钼电热元件的成型工艺,并在不同的烧结时间下,研究挤压方式和烧结时间对材料的微观组织及致密度的影响。结果表明,传统直挤压(CE)易出现粉末与孔隙的分布不均匀,致使烧结后材料致密度较低,孔隙率较高,晶粒结合不够致密,微观组织不均匀。然而,等转角挤压技术可使材料受到均匀的纯剪切变形,颗粒排布趋向均匀。同时,由于在烧结过程中晶粒和孔隙向各个方向长大和收缩的速度基本相同,最终使材料晶粒大小均匀,结合紧密,材料致密度提高,孔隙率降低,微观组织明显均匀化。 另外,本文采用坐标网格法分析了粉末材料在ECAP过程中颗粒的流动规律,建立了粉末材料在ECAP过程中颗粒与孔隙的排布模型,探讨了颗粒由稀疏到密排、孔隙由大到小的变化机制,并结合烧结机理解释了试验现象。


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