純鋁粉末等徑角擠壓工藝固結(jié)機(jī)理研究.pdf

1、粉末冶金材料等徑角擠壓工藝(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是塑性變形技術(shù)與粉末固結(jié)技術(shù)的良好結(jié)合。本文針對純鋁粉末在ECAP工藝下固結(jié)行為及機(jī)理展開研究。通過鋁粉的ECAP實驗及斷口分析、顯微硬度測試及相對密度測定,對粉末的固結(jié)質(zhì)量進(jìn)行綜合評定。采用Deform軟件對鋁粉的ECAP工藝進(jìn)行熱力耦合有限元模擬分析,研究粉末變形階段、等效應(yīng)力應(yīng)變、致密情況、受力情況以及溫度場分布等,從宏觀的角度剖析

2、鋁粉的固結(jié)行為。運(yùn)用分子動力學(xué)方法,對純鋁在不同溫度、不同壓力及ECAP條件下的擴(kuò)散行為進(jìn)行模擬,從納觀角度的擴(kuò)散和能量關(guān)系剖析鋁粉的固結(jié)機(jī)理。
　　實驗結(jié)果表明,在200℃條件下,可以通過ECAP工藝將鋁粉固結(jié)成為塊體材料。壓縮斷口SEM形貌顯示斷口光滑,斷裂面呈現(xiàn)韌窩特征;粉末鋁與ECAP下鑄態(tài)鋁、燒結(jié)鋁的顯微硬度及相對密度值接近,固結(jié)效果理想?；诳蓧嚎s連續(xù)介質(zhì)理論的ECAP熱力耦合有限元模擬分析表明,ECAP剪切轉(zhuǎn)角處靜水

3、壓力最大,能充分破碎氧化層,增大粉末顆粒的接觸面積。轉(zhuǎn)角處溫度最高,產(chǎn)生明顯的剪切熱效應(yīng)。變形過程實現(xiàn)應(yīng)變量的大量積累,最大等效應(yīng)變可達(dá)1.4,相對密度接近0.97,近乎完全致密材料,為粉末固結(jié)提供了必要前提。粉末通過剪切區(qū)域作用后完成固結(jié)。通過ECAP條件下分子動力學(xué)擴(kuò)散研究表明,ECAP特有的高溫度場加劇鋁原子的熱運(yùn)動;高壓力場減小原子擴(kuò)散距離,為鋁原子擴(kuò)散提供了有利條件。ECAP變形過程有利于擴(kuò)散的發(fā)生,能夠在較低的溫度條件下實現(xiàn)