編號(hào)：CYYJ04131
篇名：顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熱等靜壓近凈成形有限元模擬
作者：馮效銘 張峻凡 王東 肖伯律 馬宗義
關(guān)鍵詞： 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 粉末冶金 體積代表單元 GTN模型 近凈成形
機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)院金屬研究所師昌緒先進(jìn)材料創(chuàng)新中心 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 目的建立可靠的模擬方法,以更高效地預(yù)測(cè)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(PRAMC)粉末熱等靜壓中的形狀變化和不同部位致密度的差異,解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)方法適用性差且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題,滿足批量應(yīng)用的需求。方法以45%(體積分?jǐn)?shù))SiCp/6092Al復(fù)合材料為研究對(duì)象,構(gòu)建了能預(yù)測(cè)粉末熱等靜壓成形過程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作為粉末本構(gòu)模型,建立了粉末尺度的代表性體積單元(RVE)對(duì)GTN模型進(jìn)行修正。結(jié)果通過對(duì)比GTN模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)修正后的GTN模型能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)模型的最終變形尺寸,與修正前相比,相對(duì)誤差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型對(duì)杯形回轉(zhuǎn)體零件的熱等靜壓成形過程進(jìn)行預(yù)測(cè),最終形狀的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差僅為0.2%~3.1%,致密度分布的相對(duì)誤差在0.5%以內(nèi)。在探究包套厚度對(duì)熱等靜壓過程的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著包套厚度的增大,熱等靜壓過程中的屏蔽作用增強(qiáng),內(nèi)部粉體致密度下降。結(jié)論為PRAMC熱等靜壓近終形制備的形狀和致密度控制問題提供了有限元預(yù)測(cè)工具,輔助優(yōu)化了熱等靜壓工藝和包套設(shè)計(jì),降低了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熱等靜壓近凈成形過程開發(fā)的試錯(cuò)成本。
