金属钼作为一种细晶材料,具有良好的高温机械性能和电热特性,其应用广泛。目前,钼已经成为发展现代科技不可缺少的重要材料之一。国内外钼材的生产从经济上考虑90%采用粉末制坯,此法加工出的纯钼的密度仅为9.77g/cm~3(理论密度为10.22g/cm~3)而且存在许多质量问题。近年来,随着高新技术的飞速发展,对钼及其合金材料性能提出了更高的性能指标,因此如何提高非致密体钼的致密性从而改善其性能变得尤为迫切。压扭成形是在变形体高度方向施加压力的同时,通过主动摩擦作用在其横截面上施加一扭矩,促使变形体产生轴向压缩和切向剪切变形的特殊塑性变形工艺。它是复合加载变形方式的一种,成形工艺的实质在于控制接触摩擦力和变形体内部剪切变形强度,从而将变形体与模具间有害的摩擦变成有益的作用,改变了变形体内部的应力应变状态,产生了较大的切应变量,改善了传统压力加工中的一些工艺的不足之处。本文利用压扭成形工艺的既有轴向压缩又有切向剪切变形这种特殊塑性变形,对非致密体金属钼材料进行轴向压缩和切向剪切的复合加载,使其产生较大法向压应力和切应力,进而促使材料产生较大的法向应变和切应变,提高了金属钼材料的致密度,改善其内部组织,形成细晶材料,从而获得亚微米级甚至纳米级块体材料。采用数值模拟和虚拟正交试验结合的方法,对非致密体金属钼的压扭成形过程进行了深入的研究。运用以刚粘塑性有限元方法为基础的模拟软件DEFORM模拟压扭成形过程,能更加合理地反映不同高径比、温度、挤压速度、摩擦因子、扭转角速度等工艺参数对非致密体金属钼压扭成形后相对密度的影响。研究发现:变形以压缩变形为主,扭转变形为辅,压缩变形是材料致密的主要因素,而扭转变形使变形均匀化。变形均匀最直接的好处,一个是使相对密度分布均匀得到接近各向同性的材料;另一个是减少应力的集中,避免材料变形时破坏。再利用虚拟正交试验分析我们得到在不同工艺参数下,相对密度参数的分布规律,并且优化得到使相对密度为最大的一组参数为:高径比为0.5,摩擦因子为0.5,扭转角速度为0.15rad/s,温度为425℃,挤压速度为1mm/s。从而为改善非致密体金属钼材料的性能和开拓应用,为压扭工艺的推广具有重要意义。