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1、电场活化烧结温度场的数值模拟杨俊逸,李元元,李小强,郭亮,杨超(华南理工大学机械工程学院,广州510640)摘要：本文根据电磁理论及微/纳米尺度传热学基本理论，建立了粉末电场活化烧结过程中温度场—电场耦合控制方程，利用有限元方法对纯钛粉的电场活化烧结中的热电效应进行了数值模拟，得到电场活化烧结过程中模冲、阴模及样品内的电流密度、焦耳热及温度场的分布。结果表明电场活化烧结过程中存在较大的升温速率和径向温度梯度，电流密度的分布对焦耳热、温度场的分布有较大影响。实测温度值与有限元计算值变化趋势基本一致，验证了有限
2、元模型。关键词：电场活化烧结温度场数值模拟粉末冶金中图分类号：TF124NumericalsimulationoftemperaturedistributionduringelectricfieldactivatedsinteringYANGJunyi,LIYuanyuan,LIXiaoqiang,GUOLiang,YANGChao(SchoolofMechanicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abs
3、tract:Asimplemodelforelectricfieldactivatedsinteringwaspresentedbymeansofelectromagnettheory,andtheequationscouplingelectricfieldandtemperaturefieldweresetupbasedonthetheoriesofmicroscaleheattransferandelectromagnetics.Thethermoelectricphenomenainspecimen/
4、femaledie/punchduringelectricfieldactivatedsinteringweresimulatedusingthesoftwareFEMLAB.NumericalcalculationswerebasedonfiniteelementanalysisandthecouplingofPDEsandelectromagneticmodules.Andthecurrentdensity,resistanceheatingandtemperaturedistributionsinth
5、especimen/femaledie/punchandtheirevolutionduringelectricfieldsinteringwereobtained.Thehighheatingrateandtheobviouseffectofcurrentdensityonresistanceheating,temperaturedistributioninspecimen/femaledie/punchwerefound.Thetemperatureoflowerpunchwasmeasuredusin
6、gathermocouple.TheexperimentalresultswereingoodagreementwiththoseresultedfromFEM,whichindicatesthatFEMisvalidanalysismethodtosimulatetemperaturefieldinelectricfieldactivatedsintering.Keywords:Electricfieldactivatedsintering;Temperaturefield;Finiteelementmo
7、delling;Powdermetallurgy1引言电场活化烧结技术，是近年来材料界研究的热点之一。其原理主要是利用外加脉冲强电流形成的电场清洁粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体，净化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的扩散能[1－3]力，再在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密。与传统的热压烧结、热等静压烧结相比，电场活化烧结技术具有升温速度快（～1000℃/min）、保温时间短(3－5min)、烧结温基金项目：国家杰出青年基金资助项目（50325516）；广东省科技攻关重大项目（2003A107
8、0302）；广东省自然科学基金项目（05300306）作者简介：杨俊逸（1978－）男，博士研究生，Tel:020-87112948Email:yangjunyi4@yahoo.com.cn357[4－5]度低等优势，因而能够有效地抑制晶粒长大，提高或改善材料的性能。电场活化烧结，一般是将热电偶测量的模壁或模冲的温度作为烧结样品温度，然而由于电场活化烧结过程中升温速率快、保压时间短，势必产生较大的温度梯度，结果使
