【摘 要】
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半固态粉末成形技术是一项前景广阔的近净成形技术,这项技术不仅兼有液态以及固态金属成形的优质特性,而且还包含粉末冶金的优点。半固态金属粉末成形技术打破了传统的枝晶凝固方式,该技术制备的成品材料具有晶粒微小、尺寸均匀、变形抗力小和成形工艺过程短等显著优点。当前对半固态粉末的转变机理的研究较为成熟,但对建立符合材料实际变化过程的本构模型并将其应用到数值模拟技术中的研究仍然处于探究阶段,对有些重要的影响因
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半固态粉末成形技术是一项前景广阔的近净成形技术,这项技术不仅兼有液态以及固态金属成形的优质特性,而且还包含粉末冶金的优点。半固态金属粉末成形技术打破了传统的枝晶凝固方式,该技术制备的成品材料具有晶粒微小、尺寸均匀、变形抗力小和成形工艺过程短等显著优点。当前对半固态粉末的转变机理的研究较为成熟,但对建立符合材料实际变化过程的本构模型并将其应用到数值模拟技术中的研究仍然处于探究阶段,对有些重要的影响因素并没有考虑在内,而这部分研究是半固态金属成形数值模拟的前提。本文以铝合金粉末的触变轧制成形作为研究对象。采用试验与数值模拟技术相结合的方法,详细研究了初始相对密度、温度、应变速率和固-液相分数等主要因素对铝合金粉末半固态触变轧制成形的影响规律,为金属粉末半固态成形技术的进一步研究提供了借鉴价值,也可为半固态近净成形技术的发展和应用奠定一定的基础。本文以2024铝合金粉末作为研究材料,采用材料数值模拟和试验相结合的方法,确定了其最佳组分,探究了该材料的半固态成形工艺窗口和半固态触变成形特性。设计了一种可连续制备金属粉末半固态浆料的设备。通过半固态压缩试验所获得的不同半固态温度、初始相对密度和应变速率下的应力-应变数据和Zener-Hollomon参数的三种Arrhenius型方程建立了液相分数处于30%和60%之间的2024铝合金粉末半固态触变成形的本构模型,为半固态粉末成形数值模拟提供了数学模型。借助Fortran高级程序语言,将建立的数学本构模型嵌入到Deform-3D软件,并通过单轴热压缩数值模拟结果与试验结果的比较验证了嵌入到数值模拟软件的本构模型的准确性。运用经二次开发的Deform-3D软件的金属塑性成形数值模拟技术和Fluent的凝固熔化模拟技术,研究了主要因素对轧制带材的影响规律,并探究了在确定的半固态温度范围内,浆料在轧制成形过程中的凝固机理。
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