【摘 要】
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异质非等径随机粉体颗粒在压制致密化生产过程中,模腔内部颗粒的变形特征及规律很难认知。传统的方法就是通过试验法反复测量压坯致密度,这样不仅耗费时间,而且增加了生产成本。本文运用JAVA编程语言构建了随机非等径粉体颗粒（以铜-钨粉体颗粒为例）在工程实际中复杂的自然堆积真实状态以及通过有限元分析MSC.MARC从微观角度出发,模拟了粉体颗粒在压制成形过程中的状态,以期发现粉体颗粒在压制变形中的特征规律,
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异质非等径随机粉体颗粒在压制致密化生产过程中,模腔内部颗粒的变形特征及规律很难认知。传统的方法就是通过试验法反复测量压坯致密度,这样不仅耗费时间,而且增加了生产成本。本文运用JAVA编程语言构建了随机非等径粉体颗粒（以铜-钨粉体颗粒为例）在工程实际中复杂的自然堆积真实状态以及通过有限元分析MSC.MARC从微观角度出发,模拟了粉体颗粒在压制成形过程中的状态,以期发现粉体颗粒在压制变形中的特征规律,从而改进生产工艺、减少生产时间、节约生产成本。本文首先解决的是如何构建粉体颗粒在自然状态下堆积方式的几何模型,其次对粉体颗粒在压制过程中进行了位移、应变、节点流动轨迹分析,并通过分析致密化工艺（摩擦系数、温度）以及互换材质对致密度影响,最后利用试验对仿真结果进行了验证。本文取得的研究结果及创新如下:（1）基于JAVA编程语言实现了Cu-W三维粉体颗粒在模腔中随机堆积的初始松装状态,其初始松装相对密度为41.602%。（2）采用有限元软件MSC.MARC对异质非等径随机粉体颗粒进行压制,其仿真结果表明:在压制初始阶段,模腔内粉体颗粒整体由上往下流动,靠近冲头的形变量最大;压制达到稳态时,因为弹性后效的原因,颗粒之间仍然存有一定的缝隙。（3）研究单个颗粒的应变过程,其结果表明:颗粒与颗粒接触变形与颗粒与模壁接触变形规律不一致,位于压制初期区域的Cu颗粒向下移动趋势明显,转动趋势不明显;位于压制中期区域的Cu颗粒向下移动和转动趋势均显著;位于压制后期区域的Cu颗粒向下移动趋势不显著,转动趋势显著;整个压制过程中W颗粒多数呈现明显的移动和转动趋势,只有极少数运动特征不明显。产生这种差异主要是因为Cu相比W,屈服强度较小,材质会影响制品致密度。（4）研究温度、摩擦系数以及粉体材质等对致密化的影响规律,其结果表明:温度从200℃升高到1000℃时,相对密度从90.04%提高到92.19%,相差2.15%;摩擦系数增大到0.4时,压坯的最终致密度为90.670%;硬质粉体颗粒在掺杂为大尺寸时,压坯的最终致密度仅为85.480%;在实际生产中配比适当的粒径比及摩擦、温度可以提高制品致密度。
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