论文摘要
二硅化钼是一种广泛应用的性能优异的高温电热材料。但是,在二硅化钼电热元件的注塑成型及烧结工艺中,坯料中颗粒与孔隙的分布情况直接影响着烧结元件的质量。因此,研究粉末冶金材料成形过程与颗粒、孔隙的排布规律,以提高材料致密度和其他相关性能,就具有重要的理论和实际意义。 等截面通道转角挤压(简称ECAP)技术是一种使材料产生强烈塑性变形的有效方法。到目前为止,人们对ECAP的研究主要是塑性金属或金属间化合物等材料的组织、性能及ECAP应变的研究上,而对ECAP在粉末材料成型应用研究方面,国外有少量报道,国内尚未见到相关资料。特别是,ECAP在二硅化钼电热材料成形方面的应用,国内外均未见到相关的报道。 本研究按照滑移线场理论建立了理想无摩擦条件和实际摩擦条件下的滑移线场模型,推导了挤压应力公式以及模腔的横向挤压应力计算公式。并由此研制出Φ=90°的ECAP模具以及直挤压(CE)模具。将两种不同挤压方式(等通道转角挤压和传统直挤压)应用于二硅化钼电热元件的成型工艺,并在不同的烧结时间下,研究挤压方式和烧结时间对材料的微观组织及致密度的影响。结果表明,传统直挤压(CE)易出现粉末与孔隙的分布不均匀,致使烧结后材料致密度较低,孔隙率较高,晶粒结合不够致密,微观组织不均匀。然而,等转角挤压技术可使材料受到均匀的纯剪切变形,颗粒排布趋向均匀。同时,由于在烧结过程中晶粒和孔隙向各个方向长大和收缩的速度基本相同,最终使材料晶粒大小均匀,结合紧密,材料致密度提高,孔隙率降低,微观组织明显均匀化。 另外,本文采用坐标网格法分析了粉末材料在ECAP过程中颗粒的流动规律,建立了粉末材料在ECAP过程中颗粒与孔隙的排布模型,探讨了颗粒由稀疏到密排、孔隙由大到小的变化机制,并结合烧结机理解释了试验现象。
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摘要ABSTRACT目录第一章 绪论1.1 二硅化钼有序合金的研究与应用2有序合金的基本特性'>1.1.1 MoSi2有序合金的基本特性2基材料'>1.1.2 结构用MoSi2基材料2基材料'>1.1.3 功能用MoSi2基材料1.2 电热元件传统挤压成形技术及其存在的问题1.2.1 电热元件的成形技术1.2.2 挤压成形和烧结材料的共性问题1.3 等通道转角挤压技术的优点与应用1.3.1 ECAP技术的基本原理1.3.2 ECAP技术的影响因素1.3.3 ECAP过程中材料微观结构的演化1.3.4 ECAP材料的物理和力学性质1.3.5 ECAP的应用现状及其发展趋势1.4 本课题欲要解决的主要问题第二章 试验过程2.1 试验材料2.2 工艺流程2试样工艺流程'>2.2.1 MoSi2试样工艺流程2+ZrO2试样工艺流程'>2.2.2 MoSi2+ZrO2试样工艺流程2.3 模具设计2.4 挤压工艺2.5 烧结工艺2单体材料'>2.5.1 MoSi2单体材料2+ZrO2复合材料'>2.5.2 MoSi2+ZrO2复合材料2.6 测试分析2.6.1 致密度测试2.6.2 金相分析2.6.3 断口分析2.6.4 物相分析第三章 ECAP力学计算及模具设计3.1 ECAP力学计算3.1.1 理想情况下ECAP变形力学分析与计算3.1.2 实际情况下ECAP变形力学分析与计算3.2 ECAP模具设计3.2.1 凸模设计3.2.2 凹模设计3.2.3 预应力圈设计3.2.4 垫板与支座设计3.3 传统正挤压模具设计第四章 试验结果2单体材料的ECAP与CE比较'>4.1 MoSi2单体材料的ECAP与CE比较4.1.1 体积密度4.1.2 金相分析4.1.3 断口分析4.1.4 物相分析2+ZrO2复合材料的ECAP'>4.2 MoSi2+ZrO2复合材料的ECAP4.2.1 试验现象分析4.2.2 金相观察第五章 分析与讨论5.1 挤压过程中试样颗粒的运动粘＞V球时颗粒的运动模式'>5.1.1 V粘＞V球时颗粒的运动模式粘≤V球时颗粒的运动模式'>5.1.2 当V粘≤V球时颗粒的运动模式5.2 挤压工艺对成型体孔洞尺寸和形状的影响5.2.1 颗粒大小均匀时孔洞的演变5.2.2 颗粒大小不均匀时孔洞的演变5.3 烧结工艺对烧结体孔洞尺寸和形状的影响5.3.1 烧结时间对孔隙的影响5.3.2 烧结温度对孔隙的影响2坯体烧结过程中孔隙的形成'>5.3.3 MoSi2坯体烧结过程中孔隙的形成结论参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文
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