功能陶瓷低电压电磁压制的成形机制及模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要功能陶瓷制备过程中的粉末成形环节，对功能陶瓷制件的性能起着决定性的作用。我校继成功地将低电压电磁压制应用于金属粉末压制后，再一次率先将该工艺引入到功能陶瓷粉末的压制上。通过实验研究表明，该工艺能够有效地制备功能陶瓷，并且所得试样的性能明显高于传统静力压制所得的试样。然而，由于该工艺需涉及电路、电磁场以及结构三个物理场，成形参数较多，单纯地依靠实验分析来获取各种成形参数对试样性能的影响规律成本较高。针对上述问题，本文利用有限元分析软件ANSYS，针对间接加工模式下的功能陶瓷粉末低电压电磁压制进行模拟研究

2、，对该工艺所涉及的电路、电磁场以及粉末压制三个方面，分别进行了较为系统的模拟研究，考察了各种成形参数对粉末压制结果的影响规律。在电磁压制放电电路的模拟分析中，基于电磁学理论建立了放电过程的微分方程，对电路作了定性的分析；通过对实验参数的模拟，求解出实验过程中线圈上的载荷电流。此外，通过模拟的手段，分析了各种电路参数对放电电流波形的影响。在电磁压制电磁场的模拟分析中，采用数值分析和推导的方法获取了压制过程的电磁压力的表达式；利用软件模拟的方法，计算得出实验过程中电磁压力的分布规律；并基于模拟结果，探讨了电路、结构参数对电磁压力的影

3、响规律。在粉末压制的结构分析中，采用Drucker-Prager材料对粉末材料进行建模，通过设置结构性能参数和动力学参数对压制进行模拟，得到了压制后试样的各种性能参数。并针对模拟结果，分析了粉末成形后的应力状态以及压制成形过程中各种粉末体的运动状态(包括位移场、速度场和加速度场)，以及电压、电容参数对粉末体运动状态的影响。通过大量的模拟计算，对比分析了实验数据与模拟结果，验证了计算机模拟的正确性。利用模拟与实验相结合的方法，分析了各种成形参数对试样密度影响的机理，并揭示了这些参数对试样密度的影响规律。关键词：功能陶瓷，电磁压制，

4、有限元，粉末．武汉理工大学硕士学位论文AbstractPowdercompactionisaveryimportantprocessduringthefabricationoffunctionceramic，whichmakesdecisiveeffecttothepropertiesofproducts．Afterapplyingthetechnologyoflow-voltageelectromagneticcompactionintomakingmetalpowderproducts，wetriedtointroducet

5、histechnologyintothecompactionofceramicspowder．Theexperimentresultsshowedthatthismethodcanbeusedtopresstheceramicspowderefficiently,andimprovetheproduct’sproperties．While，thismethodreferstothreephysicalfields，includingcircuit，electromagnetismandstructure，therearesoma

6、nyparametersinthecompactionprocess；onlywiththemethodofexperimenttogettheinfluenceofeachparameteronsample’spropertiesisnoteconomical．Tosolvethisproblem，thisarticleUSeSthefiniteelementanalysissoftwareANSYStosimulatetheprocessoflow—voltageelectromagneticcompactiononfunc

7、tionalceramicspowderinthemodeofindirectway．Accordingtothethreephysicalfieldsduringthecompaction，thewholesimulationalsocontainsthreeparts；withthesystemicallyanalysisofeachparttodetecttheinfluenceofeachparameteronthecompactionresults．h1tlleanalysisofthecircuit。thediffe

8、rentialequationbasedonthetheoryofelectromagnetismhadbeenestablished；thecircuitqualitativelyhadbeenanalyzed，andthecurrentonthecollin