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摘要:钨基合金增塑挤压成形技术是制备大长径比钨基合金棒材的重要途径之一,传统的工艺参数确定法具有很大的局限性,且实验周期长,成本高,效率低,采用数值模拟技术可以解决这些突出问题。同时,深入探讨喂料在不同温度与受力状态下的力学特性,选择和建立合适的数理模型,对提高模拟计算的可靠性和适用性、提升钨基合金的成形具有重要意义。本文针对钨基合金喂料正挤压成形和螺杆挤压成形过程进行模拟优化,并建立相应的本构模型。采用电液伺服控制试验机测定了正挤压喂料的摩擦角和粘结力,采用WSM-200KN力学试验机测定喂料在不同温度下的应力-应变曲线,采用德国NETZSCH DSC200F3差示扫描热量热仪测定钨基合金喂料20℃~90℃的热物性参数。采用MSC.Marc和Deform-3D软件分别对钨基合金喂料正挤压成形和螺杆挤压成形进行有限元仿真;采用YH41-25C型油压机和Dorst V15spHv真空挤压机进行挤压实验验证;采用电子扫描显微镜(SEM)观察棒坯断口形貌。主要研究结果如下:(1)正挤压钨基合金喂料摩擦角为17.3°,粘结力为4.9MPa,喂料剪切屈服强度随所受正应力增大而增大。(2)模拟钨基合金喂料正挤压成形过程表明:当挤压速度较小时,挤出棒坯易开裂,速度过大时,棒坯不均匀,变形抗力较大;摩擦系数较大时,筒内出现位移梯度,变形不均匀;挤压比过小,棒坯致密度低,挤压比过大,变形抗力增大,出现应力集中现象。采用锥形模,挤压速度为2.5mm/s、摩擦系数0.1、挤压比为11时,钨基合金喂料致密均匀,效率高。正挤压结果与模拟结果基本吻合。(3)模拟钨基合金喂料螺杆挤压成形过程表明:当温度过低时,喂料变形抗力、热应力较大,温度过高时,喂料软化过度,挤出棒坯强度不高;当挤压速度过小时,挤压效率较低,致密度不高,挤压速度过大时,棒坯不均匀。当挤压温度为70℃,挤压速度为5mm/s时,钨基合金喂料螺杆挤压成形模拟结果较好,与螺杆挤压实验结果吻合。