喷射成形过程控制及过喷粉末高效利用研究
发布时间：2021-12-17 10:02
高速钢被广泛用于制造各种切削工具和耐热耐磨零件。采用喷射成形工艺制备高速钢兼具快速冷却和近终成形的优点。但喷射成形工艺存在因参数多中间过程控制难以及易产生过喷粉末,造成原料利用率降低等问题,为此本研究基于河冶科技股份有限公司自主研发的4t级别喷射成形设备和实际生产过程,建立了喷射成形过程的综合数值模型;建立了高速钢过喷粉末的粉末冶金制备工艺,并以过喷粉末为原料制备了高性能W6Mo5Cr4V2Co5Nb（825K）高速钢,为提升喷射成形工艺在高速钢领域的应用奠定了理论和技术基础。主要结论如下:建立了金属液滴的动力学模型、热力学模型,尺寸分布模型,沉积坯的形状和温度场演变动态模型,用Matlab,Ansys和Thermo-calc软件对沉积坯糊状区固相率,沉积坯的形状和温度场演变过程进行了计算,并建立了糊状区固相率预测公式为:F=A1Vgi0.22 R0.19 Z0400-A2ΔT,其中A1、A2为比例系数,vgi为雾化气体初速度,RR为气液比,Z为沉积距离,ΔTT为过热度。当RR=0.55,vgi=300m/s,Z=0.5m,ΔT-100K时,W18Cr4V沉积坯糊状区固相率为71.48...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１喷射成形设备示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
Ｉ?１??图２－３粉末冶金、铸造以及喷射成形工艺的生产工序图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，?ｃａｓｔｉｎｇ，?ａｎｄ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ??－１０－??
了喷射成形工艺取代粉末冶金工艺生产超高合金高速钢具有可行性［１１３］。??２．３喷射成形过程数值模拟的研究进展??喷射成形过程按其特点可以分为三个主要过程，如图２－５所示??（１）雾化过程，从金属的熔炼直到金属熔液经导液管流出被高速惰性气体破??碎成细小的液滴。通常认为雾化过程分为主要破碎、二次破碎和球形化凝固??三个阶段，如图２－６所示［１１５，１１６］。主要破碎阶段，金属液表面波波幅在雾化??气体的扰动下增长，使得表面波的波峰处与主流分离成为带状液滴或大液滴。??在此阶段，雾化气体与液态金属间的剪切作用引起金属液表面不稳定波的增??长是金属液破碎的主要因素。??熔融金属??一导液管??＿??ｆ??麵域??％??＊?＊？??？＊９?＾??少?！??喷射流??沉积：辦＊１｜?；??基底??图２－５喷射成形主要过程示意图ｌ＂４ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１１１４１??在二次破碎阶段，早期形成的条带状或大液滴被高速气体破碎成小液滴，??此阶段主要的影响因素包括导液管的尺寸、形状与位置，金属熔液的过热度，??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外高速钢的研究现状和进展[J]. 吴红庆,吴晓春. 模具制造. 2017(12)
[2]Hot Deformation Behavior and Processing Map of Spray Formed M3∶ 2 High Speed Steel[J]. Lin LU,Long-gang HOU,Hua CUI,Jin-feng HUANG,Yong-an ZHANG,Ji-shan ZHANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(05)
[3]喷射成形镍基高温合金时效行为（英文）[J]. 康福伟,曹福洋,张雪敏,岳红彦,冯义成. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[4]中国高速钢的发展[J]. 吴立志. 河北冶金. 2015(11)
[5]喷射成形2060高速钢的组织与性能[J]. 袁华,李周,许文勇,刘娜,张国庆. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(05)
[6]Effect of Mischmetal on As-cast Microstructure and Mechanical Properties of M2 High Speed Steel[J]. Qiu-xiang LIU,De-ping LU,Lei LU,Qiang HU,Qing-feng FU,Zhe ZHOU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(03)
[7]喷射成形高速钢的组织和性能[J]. 袁华,李周,许文勇,刘娜,高正江,张国庆. 工具技术. 2012(09)
[8]喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程演化[J]. 于一鹏,黄进峰,崔华,张济山. 北京科技大学学报. 2012(07)
[9]喷射成形工艺对高速钢组织和性能的影响[J]. 袁华,李周,张国庆,许文勇,刘娜,高正江. 工具技术. 2012(06)
[10]喷射成形技术制备钢铁材料的研究进展[J]. 李杰,雷皓,张玉红,严彪. 材料导报. 2012(S1)
本文编号：3539894
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１喷射成形设备示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
Ｉ?１??图２－３粉末冶金、铸造以及喷射成形工艺的生产工序图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，?ｃａｓｔｉｎｇ，?ａｎｄ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ??－１０－??
了喷射成形工艺取代粉末冶金工艺生产超高合金高速钢具有可行性［１１３］。??２．３喷射成形过程数值模拟的研究进展??喷射成形过程按其特点可以分为三个主要过程，如图２－５所示??（１）雾化过程，从金属的熔炼直到金属熔液经导液管流出被高速惰性气体破??碎成细小的液滴。通常认为雾化过程分为主要破碎、二次破碎和球形化凝固??三个阶段，如图２－６所示［１１５，１１６］。主要破碎阶段，金属液表面波波幅在雾化??气体的扰动下增长，使得表面波的波峰处与主流分离成为带状液滴或大液滴。??在此阶段，雾化气体与液态金属间的剪切作用引起金属液表面不稳定波的增??长是金属液破碎的主要因素。??熔融金属??一导液管??＿??ｆ??麵域??％??＊?＊？??？＊９?＾??少?！??喷射流??沉积：辦＊１｜?；??基底??图２－５喷射成形主要过程示意图ｌ＂４ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１１１４１??在二次破碎阶段，早期形成的条带状或大液滴被高速气体破碎成小液滴，??此阶段主要的影响因素包括导液管的尺寸、形状与位置，金属熔液的过热度，??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外高速钢的研究现状和进展[J]. 吴红庆,吴晓春. 模具制造. 2017(12)
[2]Hot Deformation Behavior and Processing Map of Spray Formed M3∶ 2 High Speed Steel[J]. Lin LU,Long-gang HOU,Hua CUI,Jin-feng HUANG,Yong-an ZHANG,Ji-shan ZHANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(05)
[3]喷射成形镍基高温合金时效行为（英文）[J]. 康福伟,曹福洋,张雪敏,岳红彦,冯义成. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[4]中国高速钢的发展[J]. 吴立志. 河北冶金. 2015(11)
[5]喷射成形2060高速钢的组织与性能[J]. 袁华,李周,许文勇,刘娜,张国庆. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(05)
[6]Effect of Mischmetal on As-cast Microstructure and Mechanical Properties of M2 High Speed Steel[J]. Qiu-xiang LIU,De-ping LU,Lei LU,Qiang HU,Qing-feng FU,Zhe ZHOU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(03)
[7]喷射成形高速钢的组织和性能[J]. 袁华,李周,许文勇,刘娜,高正江,张国庆. 工具技术. 2012(09)
[8]喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程演化[J]. 于一鹏,黄进峰,崔华,张济山. 北京科技大学学报. 2012(07)
[9]喷射成形工艺对高速钢组织和性能的影响[J]. 袁华,李周,张国庆,许文勇,刘娜,高正江. 工具技术. 2012(06)
[10]喷射成形技术制备钢铁材料的研究进展[J]. 李杰,雷皓,张玉红,严彪. 材料导报. 2012(S1)
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