大尺寸有色合金多孔坯的楔压成形研究

大尺寸多孔材料的热致密化一直是国内外材料加工界的难题。申请者根据粉末楔形压制原理和楔形压头的设计思想将此种工艺发展为一种多孔材料的热致密化工艺，成功地对铝基喷射沉积坯和复合材料坯进行热致密化，取得非常好的效果。本项目主要是对大尺寸多孔材料在楔压成形中的孔隙变形、颗粒流动与变形、氧化膜破碎及分散等机理进行深入研究；对多孔材料在楔压成形中的金属流向、压制力损失、锻透性和塑性变形规律进行深入研究；确定楔压成形和梯温楔压的工艺参数及楔头尺寸与形状对多孔材料致密化及力学性能的影响；采用有关有限元软件对喷射沉积和粉末冶金烧结坯的楔压变形过程进行数值模拟，对坯件致密化程度、应力应变分布和塑性变形规律进行预测。该项目意义重大，研究成果可应用于有色金属大尺寸喷射沉积坯、粉末冶金烧结坯、金属基复合材料和半固态流变铸造坯的热致密化以及大尺寸普通铸件的后续加工以消除孔隙等缺陷，从而带来广泛的经济效益和社会效益。

大尺寸有色合金多孔坯的热致密化加工一直都是国内外材料加工界的一个难题。本项目采用申请者自行发明的楔型压制工艺成功对多种喷射沉积和铸造方法制备的大尺寸铝合金方坯和管坯进行了热致密化加工。研究结果表明:①采用这种新型的楔压热致密化工艺可以在小型吨位的压机上成功实现需要超大吨位压机才能实现的大尺寸有色金属多孔坯料实现致密化成型工艺（采用六百吨压机基本可实现上万吨压机的致密化效果）；②经过多道次有效楔压成型后，大尺寸有色金属多孔坯可以接近和基本达到理论致密度；原制备工艺所带来的金相显微缺陷基本得以消除；③通过楔压成型后，材料的显微组织得到明显改善，力学性能得到显著提高,尤其是在大多数情况下可以使强度和塑性同时获得较大改善和提高。它是一种具有实际应用价值的新型材料加工工艺，可以成功的解决目前国内外大尺寸多孔有色合金坯件难以热致密化加工的难题，相关研究成果可以用于有色金属大尺寸喷射沉积坯、粉末冶金烧结坯、金属基复合材料和半固态流变铸造坯热致密化加工，也可以用以普通铸造工艺坯的后续加工和组织缺陷的消除。故该工艺方法在一旦在相关行业和工业界获得实际应用，不但可以带来较为显著的社会和经济效益，还对于我国机械加工行业中大型材料的制备加工技术水平的整体提升有着十分积极的意义。在项目执行过程中有关研究成果已经在国内外发表论文10余篇，其中SCI/EI收录9篇次，有关论文被国内外同行多次引用，另获部级二等奖1项，培养从事相关领域的博士和硕士研究生5名。