碳化硅颗粒增强铝基复合粉体材料成形致密化的数值模拟

《碳化硅颗粒增强铝基复合粉体材料成形致密化的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文碳化硅颗粒增强铝基复合粉体材料成形致密化的数值／模拟作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：杨朔安希忠教授东北大学材料与冶金学院硕士学科类别：工学钢铁冶金2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：邹宗树教授丁学勇教授王成副研究员东北大学2014年6月万方数据ADissertationinMetallurgicalEngineeringNumericalSimulationontheCompactionDensificatio

2、nofParticulateSiCReinforcedAluminumPowderCompositesByYangShuoSupervisor：ProfessorAnXizhongNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：戈

3、匆翻日期：朋年．b．如学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年■学位论文作者签名：爿白南习签字日期：M比易．各。导师签名：宇匆簪签字日期：文p哗莎。乡驴万方数据东北大学硕士论文摘要碳化硅颗粒增强铝基复合粉体材料成形致密化的数值模拟摘要本文采用有限元(FE

4、M)数值仿真方法模拟了铝粉及碳化硅颗粒增强铝基粉体复合材料(PS凡心Cs)在单向模压条件下的成形致密化过程，其中组成PSRAPC的复合粉体是由碳化硅颗粒逐层相间分布于铝粉中形成的。模拟中，我们系统研究了压制压力、保压时间、模具摩擦、复合粉体组成等因素对粉体成形致密化的影响，并对成形过程中粉末压坯内的相对密度及分布、应力分布、颗粒流动以及压力卸载后压坯弹性后效等性能进行了详细分析和表征，所得结果如下：1．铝粉的模压成形致密化(1)在压制过程中，铝粉压坯的相对密度随着保压时间的增大而增大，而后随着保压时间的继续增加逐渐趋于定值，因此

5、对铝粉成形选择的保压时间为270s。(2)铝粉压制成形过程中受到模具壁摩擦的影响，在压坯上端面边缘小部分区域的相对密度最大，下端面边缘区域相对密度最小，其他区域相对密度基本一致。(3)压坯内部的等效应力与相对密度有相同的分布规律。在400MPa的压制压力下，压制结束后压坯的最大等效应力为755MPa。(4)随着压制的进行，粉末颗粒的轴向位移在压坯高度方向自上面下呈梯度分布，且逐渐减小；由于模具壁摩擦的影响，同一高度的粉末颗粒轴向位移也不相同，靠近模具壁处的颗粒轴向位移有滞后的现象。同样，在压制过程中，铝粉颗粒的径向位移由相对密度

6、较大区域向相对密度较小区域运动。(5)以在400MPa压力下的压制过程为例，当压力卸载后，压坯的内部应力下降，最大等效应力从755MPa降到510MPa；铝粉压坯产生的轴向弹性后效随着高度的上升而逐渐增大，且同一压坯高度，靠近模具壁处的轴向位移弹性后效较小；铝粉压坯产生的径向弹性后效小于其轴向弹性后效，在压坯内同一高度，压坯中心处径向弹性后效为O，在模具壁处径向弹性后效最大。2．碳化硅颗粒增强铝基粉体复合材料的单向模压成形致密化(1)碳化硅粒子层以相同的间隔均匀分布于铝基粉体中形成复合粉体，当碳化硅颗粒在复合粉体中的总含量保持不

7、变，而只改变碳化硅颗粒的层数，发现其对复合粉体成形致密化过程影响不大，因此本研究选择复合粉末压坯中的碳化硅粒子为四层。HT万方数据东北大学硕士论文摘要(2)在成形过程中，复合材料压坯内铝粉层的相对密度随着压制的进行而逐渐增大且最大相对密度在上端边角区域，最小相对密度在下端边角区域，与纯铝粉压坯的相对密度有相同的分布规律；由于碳化硅颗粒本身硬度很大，在成形过程中很难发生变形，因此其相对密度很低且增加缓慢，复合粉体压坯的整体相对密度低于铝粉的相对密度。同时，随着碳化硅含量的增大，压坯的整体相对密度降低。(3)压坯内部应力随着压制过程

8、的进行逐渐增大，且铝粉层内应力与相对密度有相似的分布规律，碳化硅颗粒层内易产生应力集中现象，且随着碳化硅含量的增加，这种现象更为明显。(4)随着压制的进行，粉末颗粒的轴向位移在压坯高度方向上自上而下呈梯度分布，且逐渐减小；由于模具壁摩擦的影响，不管是铝粉层还是碳