非致密體鉬的熱壓扭成形數(shù)值模擬.pdf

1、金屬鉬作為一種細(xì)晶材料，具有良好的高溫機(jī)械性能和電熱特性，其應(yīng)用廣泛。目前，鉬已經(jīng)成為發(fā)展現(xiàn)代科技不可缺少的重要材料之一。國內(nèi)外鉬材的生產(chǎn)從經(jīng)濟(jì)上考慮90％采用粉末制坯，此法加工出的純鉬的密度僅為9.77g/cm3(理論密度為10.22g/cm3)而且存在許多質(zhì)量問題。近年來，隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，對鉬及其合金材料性能提出了更高的性能指標(biāo)，因此如何提高非致密體鉬的致密性從而改善其性能變得尤為迫切。 壓扭成形是在變形體高度方向施

2、加壓力的同時，通過主動摩擦作用在其橫截面上施加一扭矩，促使變形體產(chǎn)生軸向壓縮和切向剪切變形的特殊塑性變形工藝。它是復(fù)合加載變形方式的一種，成形工藝的實質(zhì)在于控制接觸摩擦力和變形體內(nèi)部剪切變形強(qiáng)度，從而將變形體與模具間有害的摩擦變成有益的作用，改變了變形體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，產(chǎn)生了較大的切應(yīng)變量，改善了傳統(tǒng)壓力加工中的一些工藝的不足之處。 本文利用壓扭成形工藝的既有軸向壓縮又有切向剪切變形這種特殊塑性變形，對非致密體金屬鉬材料進(jìn)行

3、軸向壓縮和切向剪切的復(fù)合加載，使其產(chǎn)生較大法向壓應(yīng)力和切應(yīng)力，進(jìn)而促使材料產(chǎn)生較大的法向應(yīng)變和切應(yīng)變，提高了金屬鉬材料的致密度，改善其內(nèi)部組織，形成細(xì)晶材料，從而獲得亞微米級甚至納米級塊體材料。 采用數(shù)值模擬和虛擬正交試驗結(jié)合的方法，對非致密體金屬鉬的壓扭成形過程進(jìn)行了深入的研究。運用以剛粘塑性有限元方法為基礎(chǔ)的模擬軟件DEFORM模擬壓扭成形過程，能更加合理地反映不同高徑比、溫度、擠壓速度、摩擦因子、扭轉(zhuǎn)角速度等工藝參數(shù)對非致

4、密體金屬鉬壓扭成形后相對密度的影響。研究發(fā)現(xiàn)：變形以壓縮變形為主，扭轉(zhuǎn)變形為輔，壓縮變形是材料致密的主要因素，而扭轉(zhuǎn)變形使變形均勻化。變形均勻最直接的好處，一個是使相對密度分布均勻得到接近各向同性的材料；另一個是減少應(yīng)力的集中，避免材料變形時破壞。再利用虛擬正交試驗分析我們得到在不同工藝參數(shù)下，相對密度參數(shù)的分布規(guī)律，并且優(yōu)化得到使相對密度為最大的一組參數(shù)為：高徑比為0.5，摩擦因子為0.5，扭轉(zhuǎn)角速度為0.15rad/s，溫度為425