Моделирование процессов неупругого деформирования порошковых материалов при прессовании в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

• Автор: Ермоленко, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 223 с. : ил.

1. Аналитический обзор
2.. Математическое моделирование и исследование процесса теплообмена при СВС-прессовании
2.1 Теплофизические свойства продуктов синтеза и оболочки
2.2 Постановка, метод и алгоритм решения краевой задачи осесимметричного нестационарного теплообмена на стадии синтеза
2.3 Численный анализ влияния технологических факторов на тепловой режим процесса СВС-прессования
Выводы по разделу
3. Математическая модель процесса пластического деформирования при СВС-прессовании и методика эксперементальных исследований
3.1 Реологические модели деформируемых материалов
3.1.1 . Реологическая модель и физическое состояние продуктов синтеза системы ТС — С — №
3.1.2 Реологическая модель материалов сыпучей оболочки
3.2 Постановка и алгоритм решения краевой задачи изотермического пластического деформирования со смешанными граничными условиями
3.2.1 . Постановка краевой задачи изотермического пластического деформирования со смешанными граничными условиями
3.2.2 Алгоритм решения краевой задачи изотермического пластического деформирования со смешанными граничными условиями

3.3 Обоснование выбора пространственно-временных параметров конечно-элементной модели процесса деформирования
3.4 Методика экспериментальных исследований
Выводы по разделу
4. Закономерности пластического деформирования при изотермическом СВС-прессовании
4.1 Основные закономерности и механизм уплотнения твердожидких продуктов синтеза в сыпучей оболочке
4.2 Основные закономерности формообразования заготовок
4.3 Основные закономерности уплотнения оболочки и силовые характеристики процесса
4.4 Исследование влияния размеров оболочки на процессы уплотнения и формообразования заготовки
4.5 Исследование влияния свойств материала оболочки на закономерности уплотнения и формообразования заготовки
Выводы по разделу
5. Решение краевой задачи неупругого деформирования при СВС-прессовании в условиях неизотермического температурно-силового нагружения и ее приложения в технологических задачах
5.1 Закономерности неизотермического пластического деформирования при СВС-прессовании
5.2 Конечно-элементная модель процесса СВС-прессования крупногабаритных кольцевых изделий со ступенчатым нагружением
Выводы по разделу

Заключение
Литература

Актуальность темы диссертации. Широко используемые в различных отраслях современной техники тугоплавкие соединения и материалы на их основе традиционно получают по технологии порошковой металлургии (спекание, горячие прессование и т.д.), которая является энергоемкой, многостадийной, требующей дорогостоящего специализированного оборудования.
В конце шестидесятых годов прошлого века был предложен новый способ получения тугоплавких соединений — самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Здесь процесс идет за счет тепла химической реакций и не требует электроэнергии для нагрева; производительность определяется скоростью горения, которая составляет 10-30 мм/сек; продукты синтеза характеризуются высокой чистотой; высокая температура горения (2000-3000°С) позволяет получать простые и многокомпонентные соединения в одну стадию непосредственно в волне горения с последующим прессованием путем обработки давлением в закрытой матрице неостывших продуктов синтеза (СВС-прессование). В этом состоят главные преимущества СВС-технологии перед другими методами получения тугоплавких соединений и материалов на их основе. И если физико-химические проблемы процесса СВС-прессования изучены достаточно хорошо, то проблема математического моделирования реологических свойств и теплофизических параметров продуктов СВС и материалов оснастки, разработки методов решения краевых задач теплообмена и пластического деформирования пористых тел (заготовка - оболочка) при СВС прессовании, а так же оптимальных способов уплотнения и формообразования продуктов синтеза практически не разработана. Этим и определяется актуальность темы настоящей диссертации.
Цель работы заключалась в построении феноменологических реологических моделей продуктов синтеза процесса СВС-прессования и материала оболочки; разработке на их основе методов решения краевых задач теплопроводности и пластического деформирования в условиях СВС-прессования;

г 'г

Рис. 2.6. Схема распространения Рис. 2.7. Расчетная схема определения фронта горения при зажигании температурного поля из центра круглой пластины
Математическая постановка задачи осесимметричного теплообмена на стадии горения включает:
1) систему трех дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности в цилиндрических координатах:
2) граничные условия: на границах «заготовка - оболочка» (г = /ц) и «оболочка - инструмент» (г = й2 и г = гм) - условия четвертого рода:
на границе инструмент - окружающая среда (г = /г3 и г = Лм) - условия третьего рода (конвективный теплообмен):
дг дг
(2.15)
дг дг
Х>дЩкЛ + а[Гз(Г; Лз>,) . у;] = о;

х 8тЛК>г,0 + гТ (Я л . г і = 0;
(2.16)
(2.17)