編號：CYYJ04131
篇名：顆粒增強鋁基復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： 顆粒增強鋁基復合材料 粉末冶金 體積代表單元 GTN模型 近凈成形
機構(gòu)： 中國科學院金屬研究所師昌緒先進材料創(chuàng)新中心 中國科學技術(shù)大學材料科學與工程學院
摘要： 目的建立可靠的模擬方法,以更高效地預測顆粒增強鋁基復合材料(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)實驗試錯方法適用性差且費時費力的問題,滿足批量應(yīng)用的需求,。方法以45%(體積分數(shù))SiCp/6092Al復合材料為研究對象,構(gòu)建了能預測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GTN模型進行修正。結(jié)果通過對比GTN模型計算結(jié)果與實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)修正后的GTN模型能更準確地預測模型的最終變形尺寸,與修正前相比,相對誤差降低了1.6%~2.9%,。使用修正后的GTN模型對杯形回轉(zhuǎn)體零件的熱等靜壓成形過程進行預測,最終形狀的計算結(jié)果與實驗結(jié)果的相對誤差僅為0.2%~3.1%,致密度分布的相對誤差在0.5%以內(nèi),。在探究包套厚度對熱等靜壓過程的影響時發(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,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測工具,輔助優(yōu)化了熱等靜壓工藝和包套設(shè)計,降低了顆粒增強鋁基復合材料熱等靜壓近凈成形過程開發(fā)的試錯成本,。
