粉末材料超聲壓制成形新工藝裝置研制與試驗研究.pdf

1、隨著材料科學的發(fā)展，粉末冶金技術(shù)在新材料和難熔材料的制備、加工、成形中體現(xiàn)出的優(yōu)勢，使其越來越受到人們的重視。粉末冶金制品由于具有一定的孔隙，其強度和韌性與致密金屬相比大大降低，因而難以在高負荷條件下使用。因此，如何提高粉末冶金制品的密度，從而提高其物理性能和力學性能成為了粉末冶金行業(yè)的研究熱點。針對這一問題，本文提出了一種新穎的超聲粉末壓制成形方法，具體研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴分析了超聲波換能器的阻抗特性，根據(jù)換能器工作條件，

2、設(shè)計了新穎的超聲波換能器保護與預(yù)緊力加載方式，研制了超聲粉末壓制試驗裝置。通過有限元仿真分析，研究了擠壓桿結(jié)構(gòu)尺寸與其固有頻率間的變化規(guī)律，確定了與超聲波換能器諧振頻率相匹配的擠壓桿結(jié)構(gòu)尺寸。
　　 ⑵根據(jù)超聲粉末塑性成形機理和超聲減摩效應(yīng)，對超聲粉末壓制成形過程進行了有限元仿真，超聲壓制與常規(guī)壓制的仿真結(jié)果表明，超聲振動引起的摩擦系數(shù)降低，使粉末壓坯的內(nèi)部的等效應(yīng)力分布更均勻，減少了粉末壓坯脫模時因內(nèi)應(yīng)力分布不均產(chǎn)生的壓坯破損

3、，降低了壓制壓力沿壓制方向的損耗，提高了粉末壓坯的密度和均勻性。
　　 ⑶以純鐵粉為原料，開展了超聲粉末壓制試驗研究，對比分析了常規(guī)壓制與超聲壓制壓坯密度隨壓制壓力的變化規(guī)律。500～700MPa壓制壓力條件下，超聲壓制比常規(guī)壓制的壓坯密度最大提高了0.3g/cm3，壓坯軸向的最大密度差由0.76g/cm3降至0.6g/cm3，孔隙度降低4.3％，表明超聲粉末壓制可有效提高粉末壓坯密度與均勻性，降低壓制壓力沿軸向的損失，可較大程