純鎢大塑性變形模擬及實驗研究.pdf

1、作為所有金屬中熔點和沸點最高的金屬，鎢具有最低的熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的高溫力學性能、高的壓縮模量與彈性模量等特點，是一種重要的戰(zhàn)略金屬。工業(yè)制鎢只能由粉末冶金方法獲得，這造成材料晶粒粗大、內(nèi)部含有大量孔隙與雜質(zhì)、致密度不高、強度韌性較差等缺陷，嚴重限制了鎢的應用。大塑性變形工藝(SPD)可以在較低溫度下通過固結(jié)和細化作用得到致密超細晶組織，為解決此類問題提供了思路。其中的等徑角擠壓(ECAP)和多向鍛造(MDF)技術由于其顯著的作用效果而備

2、受關注。
　　本文首先從離散元角度建立了純鎢粉末的ECAP模型，運用PFC軟件對其進行了數(shù)值模擬，研究了變形過程中的顆粒變形、速度分布、接觸力鏈、致密行為等。模擬中試樣經(jīng)一道次ECAP后，顆粒簇被拉伸的方向與水平方向成26.5°，模具內(nèi)圓角部分對顆粒流動有很大的阻礙作用，經(jīng)過此區(qū)域時，顆粒速度和接觸力都會發(fā)生減小，溫升主要由顆粒的塑性變形產(chǎn)熱引起，同時其致密度得到有效提高。在Deform中建立了純鎢的不可壓縮剛塑性材料模型，對變形

3、過程進行了有限元模擬，通過對比分析，確定了實驗時的最佳工藝參數(shù)。
　　在相對較低的溫度下對純鎢粉末分別進行了ECAP和MDF實驗，運用光學顯微鏡觀察、掃描電子顯微鏡觀察、相對密度測定及顯微硬度測定等手段，對變形過程中的致密行為及固結(jié)機理進行研究。結(jié)果表明:鎢粉經(jīng)一道次ECAP后，團聚現(xiàn)象消失，致密度提高;經(jīng)二道次MDF后，不僅致密度得到提高，而且粉末產(chǎn)生了固結(jié)。適當溫度下的SPD法可有效增加燒結(jié)應力，降低致密所需溫度，抑制晶粒長大