功能陶瓷低电压电磁双向压制的成型机制及模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文功能陶瓷低电压电磁双向压制的成型机制及模拟研究姓名：常宏申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：黄尚宇20070501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很重要的作用。粉末低电压电磁压制是一种获取高致密、均匀性制品的有效方法。将低电压电磁双向压制用于功能陶瓷粉末的成型制备是一项新的研究。研究成果表明，该工艺能够有效地制备功能陶瓷并且能够得到密度分布更加均匀的毛坯从而获得高性能的功能陶瓷制品。在成型过程中，由于成型参数较多，单纯地依靠实验分析来系统地获取各种成型参数对试样性能的影响规律成本较高

2、，本文利用有限元分析软件ANSYS和MSC．Marc，针对间接加工模式下的功能陶瓷粉末低电压电磁双向压制进行模拟研究，系统地分析了各种成型参数对粉末压制结果的影响规律，并用实验进行了验证，同时与单向压制结果进行了对比分析。基于电路理论和电磁场的麦克斯韦方程组，利用ANSYS有限元软件，建立电磁压制放电电路和电磁场的有限元模型，对电路和电磁场进行模拟分析；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和电磁压力的分布并分析了各种电路参数对载荷电流和电磁压力的影响规律。基于粉末的压制理论，采用有限元分析软件MSC．Marc中专用于粉末模拟的Shima屈服准则，对粉末

3、材料进行建模，通过设置结构性能参数和动力学参数对粉末压制进行模拟分析，系统地研究了不同参数条件下，低电压电磁双向压制时压坯密度分布的特点和规律并与单向压制进行了比较。通过大量的模拟计算，将所得模拟结果与实验数据进行了对比分析，验证了计算机模拟的正确性。论文所得到的研究结论对于拓展和深化功能陶瓷低电压电磁压制的理论，优化电磁成型工艺参数，促进功能陶瓷低电压电磁压制技术的应用和计算机模拟优化技术的发展具有重要意义。关键词：功能陶瓷，电磁压制，有限元，粉末武汉理工大学硕士学位论文AbstractPowdercompactionisaveryimportantprocessdu

4、ringthefabricationoffunctionceramic，whichmakesdecisiveeffecttotheperformancesofproducts．Thelow-voltageelectromagneticcompactionintopowderproductsis锄effectivemethodtogethighdensityanduniformity．Thelow—voltageelectromagnetictwo—directionalcompactionofceramicspowderisanewresearchbasedonthis

5、technology．Theresultsshowedthatthismethodcanbeusedtopresstheceramicspowderefficientlyandthedensityismoreuniformthentheproductscangetexcellentperformances．Intheprocessofelectromagneticcompaction,therearesomanyparametersthereforeonlywiththemethodofexperimenttogettheinfluenceofeachparameter

6、onsample'spropertiesisnoteconomical．so，thisarticleusesthefiniteelementanalysissoftwareANSYSandMSC．Marctosimulatetheprocessoflow-voltageelectromagnetictwo—directionalcompactiononfunctionalceramicspowderinthemodeofindirectway，thentheinfluenceregularityofeachparameterouthecompactionresultsh

7、adbeenanalyzedsystemically．Intheanalysisofthecircuitandelectromagnetism，basedonthetheoryofcircuitandMaxwellequationsset，usingthefiniteelementanalysissoftwareANSYS，thecircuitandelectromagnetismhadbeenanalyzedqualitatively,thenthecurrentonthecoilandthedistributionofelectrom