水基ZrB2膏體非連續(xù)擠出過程研究.pdf

1、ZrB2作為一種特種陶瓷材料，雖然在許多領域都有著廣泛的應用，但由于它的難加工性，也使它在某些方面的應用受到了限制。采用固體自由成型(Solid Free form Fabrication.SFF)技術，將ZrB2粉體配置成具有一定流動性的水基陶瓷膏體進行擠出成型，有望解決難以加工問題。膏體的擠出成型過程不可能是不間斷一蹴而就就能完成的，必然會有短暫的停頓過程，也就是說膏體擠出是非連續(xù)性的。本文主要進行水基ZrB2膏體的非連續(xù)擠出過程研

2、究，分析各種工藝參數下非連續(xù)與連續(xù)擠出過程的擠壓力與擠出體液相含量的變化、擠出筒內液相的分布規(guī)律，最后采用模擬仿真的方式對擠壓力進行評估。
　　首先進行了水基ZrB2膏體的擠出工藝研究。在不同擠出速度、擠出頭長度、非連續(xù)擠出步數等工藝參數下分析擠出過程膏體中擠壓力和液相含量的變化，總結出膏體非連續(xù)擠出時的流動規(guī)律。在其它條件保持不變時，擠壓力隨著擠出速度的增加呈上升趨勢，而擠出體的液相含量超出膏體初始含量的程度越來越小，當速度大于

3、0.09mm/s時，擠出體液相含量基本與初始含量一致;同時，對于擠出頭長度而言，擠出頭越長，擠壓力也越大，而擠出體液相含量越來越高出初始含量，在擠出頭長度小于12mm時，液相的偏離程度得到了有效控制;除此之外，不同擠出步數對擠壓力與擠出體液相含量的影響并無明顯規(guī)律，可認為擠出步數對擠出過程無太大的影響。
　　其次對膏體內部液相的動態(tài)分布規(guī)律進行了研究。為分析膏體在整個流動過程中內部液相的流動情況及其分布規(guī)律，我們在高低兩種速度下，

4、將膏體在相同工藝下分階段擠出，對料筒內剩余的膏體進行分層取樣，測定樣品不同區(qū)域之間的液相含量。通過對比試驗結果得到以下結論:膏體擠出時，液相的流動方式呈現出自上而下、從邊緣到中心的趨勢，料筒底部擠出頭處液相最高，底部筒壁邊緣最低，且隨著擠出速度的降低，液相這種流動趨勢更加明顯。
　　最后是對擠壓力的模擬仿真。采用Fluent模擬軟件，對擠出模型進行結構化網格劃分，選擇Carreau模型的本構方程，通過合適的算法對膏體擠出情況進行數