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铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律研究的开题报告题目：铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律研究一、研究背景随着工业化进程的加速，金属粉末冶金技术也在不断发展。
其中，高速压制成形技术是一种新兴的制备金属材料的方法，它具有成本低、能耗小、质量稳定等优点，是制备高性能金属材料的有效途径。
同时，铁粉和铜粉等粉末材料广泛应用于工业生产中，对其高速压制成形及致密化规律的研究具有重要的实践意义和理论价值。
二、研究内容本文主要研究铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律。
具体内容包括：1. 铁粉和铜粉的制备及表征2. 不同压制条件下铁粉和铜粉的高速压制成形工艺研究，包括压制温度、压力、保温时间等因素对成形效果的影响。
3. 铁粉和铜粉高速压制成形后的微观结构分析，包括成形密度、晶粒尺寸、组织结构等方面的研究。
4. 铁粉和铜粉高速压制成形材料的物理力学性能测试和分析，包括密度、硬度、强度等方面。
5. 其他相关研究内容。
三、研究方法1. 铁粉和铜粉的制备：采用化学还原法等方法制备纯度高的铁粉和铜粉，并通过SEM、XRD等表征手段进行材料表征。
2. 铁粉和铜粉的高速压制成形：采用高速压制成形技术，对不同的压制条件进行实验研究。
3. 微观结构分析：采用扫描电镜、透射电镜等手段对铁粉和铜粉高速压制成形后的微观结构进行观察和分析。
4. 物理力学性能测试：对高速压制成形后的样品进行金相测试、力学性能测试等力学性能测试和分析。
四、研究意义通过本文对铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律的研究，可以深入了解材料的成形机理和性能变化规律，为材料改性和工业应用提供理论依据。
同时，也为高速压制成形工艺的优化提供参考。
五、研究进展及计划目前，初步完成了铜粉的制备，并进行了高速压制成形实验，正在开展微观结构分析的工作。
后续计划完成铁粉的制备及高速压制成形实验，并进一步深入探究压制条件对样品的成形质量和性能变化的影响。
计划在2021年内完成本项目的研究任务。
钨基高密度合金粉末的温压成形行为研究罗述东;唐新文;易健宏;曹正华;陆龙驹;李丽娅【期刊名称】《粉末冶金工业》【年(卷),期】2003(13)3【摘要】研究了 93W 5Ni 2Cu和 93W 4 9Ni 2 1Fe在不同温度下的温压成形行为。
结果表明 :与常温成形相比 ,温压能够明显地提高压坯密度 ,在1 5 0℃时 93W 4.9Ni 2 .1Fe和 93W 5Ni 2Cu压坯的密度分别提高 0 2 6g/cm3 和 0 97g/cm3 ;温压成形能显著的降低压坯的弹性后效 ;W Ni Cu粉末温压压坯在脱模过程中 ,脱模力发生波动 ,在压坯运动瞬间达到最大后迅速降低 ;W Ni Cu粉末在相同载荷作用、温压条件下的位移大于常温下 ;压坯经烧结后 ,温压坯件的径向收缩小于常温坯件 ;【总页数】5页(P31-35)【关键词】高密度合金;钨基合金;合金粉末;温压成形;粉末冶金【作者】罗述东;唐新文;易健宏;曹正华;陆龙驹;李丽娅【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TF124.3;TF123.71【相关文献】1.木质粉末高密度滑动轴承无胶温压成形结合机理研究 [J], 吴庆定;梁盛;向仕龙;彭万喜2.钨基高密度合金粉末的温压成形行为 [J], 罗述东;唐新文;曹正华;陆龙驹;易健宏;李丽娅3.粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺/适用于铝电解槽用炭块的加热装置/紫杂铜一步电解生产阴极铜的方法/电流直热式铝型材加热装置/铝合金型材表面涂装方法及专用设备/大型钨单晶/一种铜连铸熔炼炉的保温炉密封炉盖/高密度钨合金/铝冷轧机板型控制新技术/从含钨废料中回收钨的新工艺/铜阳极炉还原氧化铜的还原剂和还原方法/碳化钨涂覆金刚石的新方法/制造钛细粉末的新工艺/阳极杆矫直技术开发成功/国内最大直径多晶硅/数字成像传感器/熔融金属取样器/铝基稀土合金研制成功 [J],4.中高密度系列钨镍合金粉末注射成形喂料的流变性能研究 [J], 王世勇;郑振兴;夏伟5.钛合金粉末温压成形行为 [J], 何世文;欧阳鸿武;刘咏;汤慧萍;黄愿平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钨铜合金粉热等静压致密化过程的有限元模拟
陈海鹏;王发展
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2017(041)006
【摘要】利用DEFORM-2D有限元软件对钨铜混合粉在包套密封条件下的热等静压工艺过程进行了有限元模拟,分析了坯料在该过程的致密化规律;运用交叉试验法制定出保温温度、保压压力和保温保压时间的正交优化方案,绘制出相对密度在温度和压力平面内的等高线云图,进而提出最优的参数方案;根据模拟结果进行了热等静压试验.结果表明:坯料的致密化过程是先边缘后中心;模拟得到最优的热等静压参数方案为950 ℃/110 MPa/2 h,在此方案下,坯料整体的相对密度可达到96%以上;在最佳方案下,相对密度的模拟和试验结果的最大误差为1.27%,平均误差约为
0.2%.
【总页数】7页(P69-74,98)
【作者】陈海鹏;王发展
【作者单位】西安建筑科技大学机电学院,西安 710055;西安建筑科技大学机电学院,西安 710055
【正文语种】中文
【中图分类】TF124
【相关文献】
1.钨合金粉末的热等静压数值模拟及验证 [J], 郎利辉;续秋玉;张东星;布国亮;王刚;姚松
2.钨与铜的热等静压焊接 [J], 吴继红;张斧;扬霖;严建成
3.铜-钨/不锈钢热等静压焊接界面组织的研究 [J], 吴继红;张斧;严建成
4.Ti-5Al-2.5Sn合金粉末热等静压压坯的致密化行为及性能 [J], 徐磊;邬军;刘羽寅;雷家峰;杨锐
5.铜对热等静压钨合金微观组织和力学性能的影响 [J], 王健宁;蔡青山;朱文谭;刘文胜;马运柱
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粉末冶金材料成型过程中的密实机理研究粉末冶金是一种重要的金属材料制备方法，通过将金属粉末加工成所需形状，然后通过热处理或其他方式使其致密化。
在粉末冶金材料成型过程中，密实机理是一个关键的研究领域。
本文将探讨粉末冶金材料成型过程中的密实机理，并分析其影响因素和研究方法。
首先，密实机理是指粉末冶金材料在成型过程中，通过力的作用使其颗粒之间的间隙逐渐减小，形成致密的结构。
这一过程涉及到多种力的作用，包括压力、热力以及表面张力等。
其中，压力是最主要的力，通过压制粉末使其颗粒之间发生塑性变形，从而减小间隙。
热力则是通过加热粉末，使其颗粒表面发生熔融或软化，从而促进颗粒之间的结合。
表面张力则是指粉末颗粒表面的分子间力，它会影响颗粒之间的结合强度。
其次，密实机理的研究需要考虑多种因素的影响。
首先是粉末的物理性质，包括颗粒大小、形状、分布以及表面特性等。
颗粒的大小和形状会影响粉末的堆积密度和流动性，从而影响成型过程中的密实性。
颗粒的分布则会影响成型件的均匀性和致密性。
表面特性则会影响颗粒之间的结合强度。
其次是成型过程中的工艺参数，包括压力、温度、保压时间等。
这些参数会直接影响粉末的塑性变形和结合行为。
最后是成型件的几何形状和尺寸。
不同的形状和尺寸会对成型过程中的密实性产生影响。
在研究粉末冶金材料成型过程中的密实机理时，可以采用多种方法。
一种常用的方法是实验研究，通过制备不同工艺参数下的试样，然后进行密度和结构分析，以及力学性能测试。
这种方法可以直接观察到成型过程中的变化，并得出结论。
另一种方法是数值模拟，通过建立数学模型，模拟成型过程中的力学行为和热力学行为。
这种方法可以预测不同工艺参数下的成型效果，并优化工艺参数。
此外，还可以采用材料力学、热力学和表面科学等学科的理论和方法，对密实机理进行深入研究。
综上所述，粉末冶金材料成型过程中的密实机理是一个复杂的研究领域。
在研究中需要考虑多种因素的影响，并采用实验研究、数值模拟以及理论分析等方法。
粉末冶金高速压制致密化机制的研究进展周媛;李同舟【摘要】粉末冶金具有独特的物理、化学和机械性质,因此被视为研发新材料的重要途径.其中,高速压制致密化是粉末冶金技术中的重要外延,可实现高效率、高密度的多重压制效果,极大地满足了中小型设备生产大型非标制品的能力.本文通过概述此技术的基本原理,探讨其应用并指明该技术存在的问题,展望未来发展趋势.【期刊名称】《四川有色金属》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】2页(P67-68)【关键词】粉末冶金;致密化机制;高速压制;研究进展【作者】周媛;李同舟【作者单位】广汉川冶新材料有限责任公司, 四川广汉 618300;成都索成易半导体有限公司, 四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TF124.3立足现代冶金工业，粉末冶金技术能够实现低成本状态下生产高性能制品的需求，而高密度、高强度、高精度的粉末冶金制品研发，也一直是冶金行业的重要发展方向，因此粉末冶金技术得到了极大的重视［1］；20世纪90年代以来，粉末冶金的致密化机制也得到了发展，包括流动温压、高压温压、动态磁力压制技术、表面致密化技术等，其中高速压制(high velocity compaction，简称HVC)［2］致密化机制与其他致密化途径相比较，同样实现了优势扩展，被誉为粉末冶金领域的技术新突破。
1 粉末高速压制技术的原理及应用1.1 粉末高速压制技术的原理粉末冶金范畴下的高速压制致密化机制并不复杂，但工艺实现难度较高。
从在压制形式上判断，粉末高速压制与传统静态刚模压制存在较大相似性。
首先，通过送粉靴将粉末填充人模腔中，在2-30m/s的条件下对粉体进行高能锤击，然后脱模后顶出零件并进行随后的烧结和热处理等工序；整个高速压制过程中，冲锤与上模冲接触时的速度比常规压制高2-3个量级，不同的速度对压坯有不同的压制效果。
通常在0.02s内就可以完成1次压制，并可在0.3s～1s的时间间隔内实现多次冲击压制，最高可达到5次/s的频率，多次反复冲击压制可进行高能量的累积［3］，进而提高所制备零件的综合力学性能。
润滑剂对金属磨具湿法成形组织和性能的影响邵俊永1,2，黎克楠1,2，冯圆茹1,2，张 良1,2，窦 振1,2，董德胜3，李大水1,2，许本超1,2（1. 高性能工具全国重点实验室, 郑州 450001）（2. 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司, 郑州 450001）（3. 白鸽磨料磨具有限公司, 郑州 453000）摘要 为研究不同润滑剂的微观结构和热力学性能及其对湿法成形毛坯或烧结组织的结构和力学性能的影响，在金属磨具中添加不同的润滑脱模剂并以湿法轧制成形和脱脂烧结，使用同步热分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备分析试样的性能。
结果表明：硬脂酸锌的脱脂残留量（质量分数，下同）约为20.00%，残渣为纳米级颗粒的团聚体，HV1润滑剂的残留量仅为3.00%，残渣为尺寸约10 μm的互锁型无规则颗粒；HV1和硬脂酸锌润滑剂均对湿法成形有较好的脱模效果，但添加HV1和硬脂酸锌润滑剂的压坯密度分别降低0.5%和5.0%，烧结样品的密度分别降低1.5%和3.4%，抗弯强度分别降低4.4%和9.1%。
相比于硬脂酸锌润滑剂，HV1对压坯和样品性能的影响较小，同时具有较好的脱模效果，更适用于金属磨具各类湿法成形的应用。
关键词 润滑剂；金属磨具；组织及性能；湿法成形中图分类号 TG74 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)01-0059-07 DOI码 10.13394/ki.jgszz.2022.0230收稿日期 2022-10-15 修回日期 2023-01-05随着电子和光电信息技术的蓬勃发展，各类电子器件和功能微结构部件倾向于微型化、精密化、复杂化。
晶圆厚度、线宽、划切槽、芯片尺寸等逐渐减小，光栅等功能器件几何结构变得更复杂，这对金属磨具配方体系和结构精度提出了新的挑战。
传统模压成形工艺难以满足跨尺度材料的高效、精密、均质生产需求。
目前，金属基超硬磨具多采用传统模压成形，即将混合均匀的粉体投入模具中，经过摊料后冷压成形再烧结。
第 32 卷第 3 期F二一丨::_:丨‘Vol.32, No.3 2017 年 6 月China Tungsten Industry Jun.2017DOI: 10.3969/j.issn.l009-0622.2017.03.010添加剂对钨铜粉末温轧成形生坯致密化影响的规律研究李达人，陶麒鹦,韩胜利(1.广东省材料与力nn：研究所，广东广州510650; 2广东省金属强韧化技术与应用重点实验审，广东广州510650)摘要：采用粉末温乳工艺制备了 W-20C u生板述，研究了轧制温度及添加剂对钨铜金属粉末温乳生板述相对密度、¥度、乳制压力等的影响。
结果表明:添加剂中PW (Liquid)与PE G400配比为4:1时，板坯保形性较好，密度最高可达11.782 g/cm3。
W-20C u粉末温轧得到的板坯保形性较好。
轧制压力与相对密度均随着PW (Liquid)质量分数的增加先增大而后降低；当轧制温度在110 °C时，1T以在轧制压力较低的情况下，乳制得到相对密度为78.51 %的生板坯。
关键词：W-C u合金;粉末乳制;添加剂;温乳成形中图分类号:TG146.411 文献标识码:A0引言W-Cu合金作为一种具有高热导率、高电导率、优良的化学稳定性及抗电弧耐烧蚀特性、稳定的热 膨胀系数的合金，自面世以来受到了广泛的关注H。
W-Cu合金目前主要应用于电阻焊、电加工电极，电子封装材料与热重材料、超高压开关电触头材料、破 甲弹的药罩等领域[44]。
然而W-Cu合金生产依然面 临诸多问题，主要原因在于一方面生产设备昂贵、工 艺复杂，另一方面该合金作为典型的粉末冶金产品，难以通过普通的压制和烧结来达到全致密化。
针对W-Cu合金制备方面的问题，目前学者已 经做了很多方面的研究工作以提高W-Cu粉末冶 金件的压制、烧结密度，获得较好的力学以及物理性 能制品。
例如，在制备粉体工艺方面，Wei X等人[7]米 用氮化-脱氮法制备W-Cu合金粉末，有效控制了 W晶体的异常长大，减小了粉体的平均粒径；朱晓 勇[8]在W-Cu合金粉中添加A1N，采用热压烧结法制 备W-30Cu-AlN复合材料，发现A1N的添加细化了 W颗粒，提高了 W-Cu合金的热导率;1^%111\1[9]采 用机械合金化方法制备了 W-Cu-N i复合材料，结果表明该复合材料具有良好的烧结性能以及均匀 性，其制备的真空电触头截流值低于5 A。
研究在改善W-Cu合金材料性能方面虽然取得了一定的成 果，但是对实际生产中工艺复杂、设备要求高等问题 还尚待解决。
粉末温轧工艺作为一种基于粉末轧制以及粉末 温压成形相结合研发的新工艺，具有流程短、近终成 形、设备要求低等特点。
前期研究发现，该工艺可以 获得相对密度为99.65 %的W-Cu合金带材。
然而，在粉末轧制过程中，轧制板坯的性能会受到常用添 加剂成分及其配比的制约，目前粉末温轧W-Cu中对于添加剂的研究还较为少见。
因此，本文拟对W- Cu粉末温轧中添加剂的选择与配比以及轧制温度 进行探讨，考察不同添加剂对W-Cu粉末温轧所得 板坯的性能的影响。
1试验1.1样品制备采用化学还原法制备的W粉（纯度>99.9 %) 以及电解法制备的Cu粉（纯度>99.9 %)，表1为 W、Cu原料粉体的松装密度及粒度等性质，图1为收稿日期：2017-04-24资助项目：广东省省属科研机构改革创新项目（2014B070706022,2016B070701021);广东省金属强韧化技术与应用重点实验宰(2014B030301012);广州市科学研究专项(201510010100)作者简介:李达人(1981-)，出，湖尙长沙人，博士，高级:I:程师，主要从事鹤铜合金、钛铝合金及粉末加工变形研究。
第3期李达人，等:添加剂对钨铜粉末温轧成形生坯致密化影响的规律研究55原料粉末微观形貌图。
按照质量百分比为W -20 %Cu 的规格配置原料粉末，使用Y 形混粉器将合金粉末充分混合24 h ，随后分别加入上海强顺化学试剂 有限公司生产的石蜡(PW )、硬脂酸锌(ZS )、巴西棕 榈蜡(BW )以及聚乙二醇400 (PEG 400)有机添加剂 (添加剂主要性能见表2)，继续混合粉末24 h 。
表1原料粉体的物理性质Tab.l Physical properties of material powder粉末^50/^m 松装密度/(g#cm-3)理论密it/相对密度/ %W 2 3.8419.319.89Cu 34.5 3.548.9639.5(a) 2.0 |xmW 粉；（b) 34.5 |J Lm Cu 粉图1原料粉末微观形貌图Fig.l Micro morphology of material powder采用IGPT 感应加热设备对粉末轧机轧辊（轧辊的直径和长度均为400 mm )进行加热至100 °C ，将 W -20Cu 混合粉末放入加热箱中加热升温至与轧辊同 温，保温1 h 。
调节乳辕辕缝为0.60 mm ±0.05 mm ，乳制 速度为1.0 m /min ，得到W -20Cu 生板还后按照含不同添加剂成分的合金粉末直接轧制所得的尺寸为 30mmx 30 mm 的合金生还作为待测试样，编号1#〜4#。
表2添加剂的主要性能Tab.2 Main properties of additives添加剂沸点&熔点/°C密度Kg.cm-3)PW^3000.835 〜0.855ZS 118〜125 1.095BW 80 〜860.99 〜0.999PEG400250 1.1261.2试验方法采用SEM 对原料粉体微观形貌进行检测，对温轧后每个试样6个不同位置的厚度进行测量，取平 均值作为试样厚度。
用凡士林对试样进行封孔处理 后，测量每个试样的密度，得到试样生板坯的密度数值后，根据式（1)对W -20Cu 生板坯的相对密度进行计算。
采用德国耐弛公司示差扫描-热重(DSC / TG )分析仪（型号：STA 409 PC Luxx )对 W -20Cu 合金温轧试验选用的有机添加剂，在温度范围为20〜 300 °C内进行差热/热重分析。
P r -—(1)pT 式中:^为W -20Cu 合金生板坯试样相对密度，％; Pe 为W -20Cu 合金生板还的测量密度，g /cm 3价为 W -20Cu 合金板还理论密度，g /cm 3。
2结果与讨论2.1添加剂组成在常温条件下，加入W -20Cu 合金粉末的有机 添加剂按照功能分类，可分黏结剂PW 、BW 与润滑 剂ZS 、PEG 400。
表3为不同添加剂条件下各试样所得生板坯的性能。
表3添加剂对W -20Cu 合金生坯性能影响Tab.3 Effect of additives on the properties of W-20Cu alloy plate编号成分轧制力/kN 板厚/mm 密度K gkn r3)1#PW Q+ZS ---2#PW(1)+ZS 499.8 1.28011.6303#PW ①+ZS 764.4 1.28011.3374#PW(1)+PEG400705.6 1.28211.782从表3可以看出，粉末温轧后密度最高的试样 为4#试样，其密度可达到11.782 g /cm 3;现有文献对于粉末温轧过程中粉末之间的流动性与摩擦润滑行 为探讨尚未见报道，结合粉末轧制和粉末温压相关研 究[1(^，初步认为粉末温轧成形的过程是粉末颗粒重 排和粉末弹塑性变形共同作用的结果。
一方面，在温 轧供料过程中，有机添加剂在一定温度下处于黏流 态，改变了粉末之间的流动性，减少颗粒间的摩擦，不但有利于颗粒重排的进行，而且在压制过程中粉 末颗粒可以更好地传递压力，增强了粉末颗粒的填 充性能，有利于提高压坯密度;另|方面，在轧制过 程中，添加剂的黏度增大了粉体表面的摩擦性能，增 强金属粉末的机械咬合，且有利于粉末塑性变形，使 得生板坯出辊后具有较好的保形性。
添加剂润滑组 元增加粉末的流动性，而黏度增大了粉体表面的摩以及相对密度的影响曲线。
当添加剂中只含有PEG 400时，即添加剂中的PW (Liquid )含量为0时，温轧得到的W -20Cu 合金 生还厚度最薄，其值为1.195 mm ，但所得合金板还的相对密度数值也为最低，其值为64.88 %。
此时合 金板坯的力学强度相对较低、板坯保形能力较差，在 受到轻微震动与较小压力作用时，W -20Cii 合金生板坯容易被破坏。
当PW (Liquid )质量分数逐渐增加至20 %时，合金板坯的厚度、轧制压力以及相对密 度均有所增大。
其中可以看出轧制压力的变化程度 最为剧烈。
主要原因在于，此时PW (Liquid )作为黏结剂加入粉体，增大了粉体表面的摩擦性能，导致粉 末与轧辕之间的外摩擦力增大，使得温轧过程中咬入 角增大，从而使得轧制压力发生变化。
随着添加剂中PW (Liquid )质量分数由20 %增加到80 %时，粉末温轧制得的W -20Cu 合金生板坯厚度为1.282 mm ，且厚度基本保持不变。
对此时轧制压力与相对密度的变化情况进行研究发现，轧制压力与相对密度均随着PW (Liquid )质量分数的增加先增大而后降低，当添 加剂中PW (Liquid )的质量分数为50 %时，两者同 时达到最大值，其中轧制压力为705.6 kN ，相对密度 为75.28 %。
添加剂中PW (Liquid )质量分数达到 100 %，即不含有PEG 400时，轧制压力、板厚以及相对密度均有不同程度的下降。
经过W -20Cu 合金粉末温轧工艺参数与试验 结果的综合考量下，当添加剂配比为:PW (Liquid )： PEG 400=4:1时，温轧所得生板坯轧制压力较小，厚度保持不变，此相对密度较最高相对密度值仅下降 2 %，故认为，此添加剂为粉末温轧W -20Cu 合金板坯较为合适的配比。
-80一 78擦性能，但有必要说明的是，摩擦与润滑作用并不足 以解释粉末温轧成形致密化的机理，其致密化机理尚待进一步完善。
而2#、3#、4#试样粉末温轧所得生板坯厚度相 差不大。
当粉末轧制温度为100 °C时，粉末轧制压力 最大的是3#试样，其稳定轧制压力高达764.4kN ，但发现采用液体石蜡/硬脂酸锌与巴西棕榈蜡添加 剂的3#合金粉末在轧制后板坯表面易产生表层裂纹(如图2中A 区域所示），导致板坯的质量下降，不利于后续加工。
另外，当选用PW (S 〇lid )+ZS 作为添加剂时（1#试样），无法轧制出完整、连续、较小尺 寸的W -20Cu 合金生坯，且轧制所得坯料保型能力较差，极容易出现碎裂、粉化，故认为该添加剂不适合W -20Cu 粉末温轧。
