鉬粉末冶金過程數值模擬技術發展

長期以來，鉬粉還原、成型、燒結工藝多依賴于生產經驗積累。近年來隨著鉬制備加工技術的精整化，數值模擬逐漸用于鉬的這3個粉末冶金工藝段，為研究微觀演化過程，揭示鉬制備加工過程的準確機制，進而為實現鉬成型工藝的可控性提供理論支持。就這3段工藝的實質而言，鉬粉還原階段屬于典型的擴散場現象，可借鑒流體介質模擬技術；成型、燒結過程屬于典型的非連續介質體，且原料粉末組成異常復雜，無法建立統一的幾何模式、物理模型和數學模型，目前尚無完善的模擬技術和模擬軟件。��

（1）鉬粉成型過程數值模擬��

鉬粉壓制成型時，粉末的應力變形比固態金屬復雜，可歸納為2個主要階段：壓制前期為松散粉末顆粒的聚合，壓制后期為含孔隙的實體。粉末壓制時由于大量不同尺寸粉末顆粒間的相互作用以及粉末與模壁間的機械作用和摩擦作用，再加上制品密度、彈性性能、塑性性能間的相互影響，粉末的力學行為是非常復雜的，還沒有一個統一的材料模型。��
目前由于非連續介質力學的基本理論還不完善，國內外的研究大多是將粉末體作為連續體假設而進行的。粉末壓制模型可簡化為彈性應力-應變方程。��

（2）鉬粉燒結過程數值模擬��

燒結從本質上來說也是一種熱加工工藝。燒結過程中的粉末固結和熱量遷移是同時進行的，固結中的物理機制包括塑性屈服、蠕變和擴散。而粉末凝固過程中的局部壓力和溫度決定著這些物理機制對粉末固結所起的作用。同時，粉末凝固中的熱量遷移（主要是熱量傳遞）又深受局部相對密度的影響。因此，對燒結的分析必須結合熱力學。��

由于鉬粉燒結過程的基礎理論發展不足，無法建立足夠的偏微分方程組，所以燒結過程的數值模擬，只能進行單元素系統、簡單尺寸和形貌的鉬粉情況下的簡單模擬。這種模擬結果有助于分析其中的機制，但尚無法有效地指導生產工藝。