TC4钛合金粉末成形及数值模拟研究

作     者：马玉龙 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周晚林;高大可

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钛合金 粉末成形 温度 压制力 力学性能 数值模拟 

摘      要：TC4钛合金因其具有良好的综合性能,已成为医疗、航空航天等重要领域的热门材料。但钛合金的机加工难等因素导致了钛合金成本高,阻碍了其广泛应用。因此,本课题以TC4粉末为原料,对钛合金粉末成形行为对压胚致密化影响进行研究,探讨一种低成本、高性能钛合金的制备工艺。主要研究内容有:1、通过研究润滑剂对TC4粉末成形性能影响的研究,确立了润滑剂的种类、添加方式和含量。在粉末压制过程中,研究压力、温度等工艺参数以及压制方式对粉末致密化的影响,得出了TC4钛合金粉末致密化的规律。此外,研究了压胚几何形状对粉末致密化的影响,研究结果表明,高径比较小有利于粉末的致密化。2、采用***2011软件,数值模拟了钛粉在不同摩擦、不同压制方式、不同压胚几何形状下的压制过程,并进行了相关实验验证。结果表明:(1)双向压制所得到的压胚致密度比较均匀,所需时间较少。(2)模壁摩擦对粉末压制成形有直接的影响,包括压胚密度的分布状况、大小及压制过程中的力学特征。摩擦小时,压胚致密度和应力比较均匀;摩擦较大时,致密度和应力分布不均匀,出现较大的致密度和应力差,接近上冲模的边角容易出现应力集中现象。(3)随着高进比的增大,压胚的密度分布愈加不均匀,应力分布也愈加不均匀。当高径比K=1时,圆柱压胚和齿轮压胚的密度及应力分布比较一致。(4)通过对比分析单、双向的实验和模拟,可以得到压胚密度的分布规律基本一致。在压力较高时,模拟结果和实验结果基本一致。