材料科学论文_金属粉末粒径分布对致密度影响研
文章目录
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 粉末冶金材料粒径分布标准
1.2.1 粉末粒径及其测定
1.2.2 粒径分布标准的对比
1.3 国内外研究状况
1.3.1 粉末压制成形的研究
1.3.2 基于离散单元法的压制研究
1.3.3 基于粉末粒径的研究
1.4 本文研究的主要内容
2 基于PFC的三维金属粉末压制模拟
2.1 引言
2.2 离散单元法
2.2.1 基本假设
2.2.2 控制方程
2.2.3 求解算法
2.3 三维金属粉末颗粒模型建立过程
2.3.1 颗粒生成方式及模型参数设置
2.3.2 动态测量球的设置
2.4 模拟结果
2.4.1 轴向应力、应变与孔隙率变化关系
2.4.2 径向应力与轴向应力对比
2.4.3 压制过程中颗粒速度波动及力链生成情况
2.5 本章小结
3 不同粒径分布的粉末压制模拟
3.1 引言
3.2 不同粒径分布的粉末模型建立
3.3 压制过程中粉末孔隙率变化情况对比
3.4 压制过程中应力变化情况
3.4.1 轴向应力对比
3.4.2 侧压系数与泊松比对比
3.5 试样中力链分布情况
3.6 本章小结
4 混合粒径铁粉压制实验及仿真验证
4.1 引言
4.2 实验设备
4.2.1 粉末材料预筛分装置
4.2.2 压制模具
4.2.3 加载装置
4.3 粉末材料的选取和制备
4.4 实验结果分析
4.4.1 生坯表面对比
4.4.2 压制中应力-应变关系
4.4.3 粉末压缩性与致密度对比
4.5 粉末粒径分布标准修订建议与仿真验证
4.6 本章小结
5 粉末颗粒空间排布模型的初步探讨
5.1 引言
5.2 单一粒径颗粒理想排布模型
5.3 混合粒径理想排布模型特性
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
在学研究成果
致谢
文章摘要:金属粉末的粒径分布不同,其压制行为就会不一致,从而导致压坯致密度等压制性能不同,而致密度又是粉末冶金制品的关键性能。针对金属粉末原料粒径分布标准不严,压制品致密度提升受限的现状,本文旨在研究金属粉末粒径分布对压坯致密度的影响规律,来促进粉末冶金制品性能的提升。采用了离散元软件PFC进行三维颗粒压制数值模拟,以及压制实验等研究方法对铁粉致密化规律进行了研究,提出了粉末配制的粒径分布标准修订建议,提升了致密度,得到以下结论。（1）使用PFC软件建立了三维颗粒压制模型,通过对比实验的力学响应对模型材料参数进行了标定,继而使用该微观材料参数建立了不同粒径分布的模型,得到压制中应力-应变规律,即应力增速从缓到急;当轴向应力相同时,单一粒径粉末的轴向应变小于混合粉末;径向应力和轴向应力的变化趋势相同,但径向应力总比轴向应力的值要小;进一步求得侧压系数与泊松比,发现粉末粒径分布对其影响较小,而且两者在压制初期较低,即压制主要方向为轴向,当压制在轴向与径向基本持平阶段时,径向应力与轴向应力呈线性关系。（2）粉末颗粒速度传播规律与力链生成情况一致,同一水平靠近压坯中心处先受到扰动生成力链;靠近模壁的颗粒速度传播滞后,力链生成较慢且较不完善;单轴单向压制会导致压坯远离压制力一端的力链数量减少,尤其该端面侧壁力链数量少,粉末颗粒间联系较弱,对比实验可以看到此处表面致密度更低;混合粒径粉末力链数量远多于单一粒径粉末,由于大量弱力链与强力链相互衔接作用,其压坯表面致密度大于单一粒径试样。（3）针对实验要求专门设计了一套模具,预筛选并配制混合粒径铁粉后进行了压制实验,将实验结果与数值模拟对比,发现单一粒径粉末压制后的压坯致密度最低,混合粒径粉末致密度随附加细粉比重增加而升高,但过多细粉末又会导致粉末颗粒间缺乏强力链关联,使致密度下降;通过对比各试样的压缩性结果,提出了粉末粒径分布标准修订建议,引入粒径系数λ1、λ
