純鋁粉末等徑角擠壓工藝固結機理研究.pdf

1、粉末冶金材料等徑角擠壓工藝(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是塑性變形技術與粉末固結技術的良好結合。本文針對純鋁粉末在ECAP工藝下固結行為及機理展開研究。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,對粉末的固結質量進行綜合評定。采用Deform軟件對鋁粉的ECAP工藝進行熱力耦合有限元模擬分析,研究粉末變形階段、等效應力應變、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、鋁粉的固結行為。運用分子動力學方法,對純鋁在不同溫度、不同壓力及ECAP條件下的擴散行為進行模擬,從納觀角度的擴散和能量關系剖析鋁粉的固結機理。
　　實驗結果表明,在200℃條件下,可以通過ECAP工藝將鋁粉固結成為塊體材料。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、燒結鋁的顯微硬度及相對密度值接近,固結效果理想。基于可壓縮連續(xù)介質理論的ECAP熱力耦合有限元模擬分析表明,ECAP剪切轉角處靜水

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