电磁成形在粉末冶金的应用科研实训.pdf

XX 科研实训报告 科研课题： 电磁成形在粉末冶金的应用 学院名称： 机械工程及自动化学院 专业年级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 目录 一、电磁成形技术以及粉末冶金的介绍- 2 - 1、电磁成形技术介绍- 2 - 2、粉末冶金技术介绍- 3 - 二、两种技术的发展概况- 4 - 1、电磁成形技术在国内外的发展情况- 4 - 2、粉末冶金的发展情况- 5 - 三、电磁粉末压制基本机理- 5 - 1、管装粉末电磁直接压制基本原理- 5 - 2、平面线圈放电电磁间接压制基本原理- 6 - 四、电磁成形技术在粉末冶金的应用- 7 - 五、电磁粉末压制技术的应用前景- 9 - 1、在汽车零件制造领域的应用- 9 - 2、在超导材料制备的应用- 10 - 五、将电磁成形技术用于粉末成形的展望- 11 - 参考文献- 12 - 【摘要】成型是粉末冶金工艺中比较重要的一环，而电磁成形工艺是一种新兴的 高能率成形技术，在工业生产中应用十分广泛。本文介绍了电磁成形在在粉末冶 金技术上的应用，并对当前技术的发展情况进行说明。最后提出了电磁成形在粉 末冶金技术上应用存在的问题及解决办法，展望了电磁成形在此领域的应用前 景。 关键词：电磁成形；粉末冶金；压制工艺；复合材料；新材料 前言 在科学技术飞速发展的今天，超高硬度和强度的复合材料不断涌现，粉末冶 金是制取高性能结构材料、新型金属陶瓷、特种功能材料等工作材料的主要方法。 为了获得好的烧结制品，必须做到压制成型过程中密度均匀分布，但因孔隙的存 在，粉末冶金制品的密度、强度等物理和力学性能很难达到冶炼材料的水平，虽 然通过热压、复压等工艺手段也能改善其性能，但致密效果仍较差，且加工成本 也高，于是高能率、强冲击载荷的电磁成形成为粉末冶金研究的热点之一。 粉末冶金加工工艺因具有省时、低耗等优点，其应用越来越广泛。电磁成形 中的电磁压制是一种利用强脉冲电磁力作用于粉末体使其致密化的高能率成型 新工艺。最初，英国曼切斯特大学理工学院把电磁成型的思想引入了粉末压制中 时，Clyens、Jontmson和Al—HassaniL40是采用的直接放电压制(EDC)，即不通 过线圈，储能电容组直接对粉末体放电，瞬问的电能释放，使金属粉末颗粒表面 的氧化层被击穿，在金属离子之间形成金属键，同时，在电磁场的 “收缩效应 (pincheffect)”下，粉末体梧半径方向收缩，而使之压实。并成功加工出长的 棒料、条料和其它复杂形状(如弯曲棒料)的粉末制品。 电磁成形理论研究主要包括磁场力分析和磁场力作用下工件的变形分析，以 及高速率条件下材料成形性的研究等。电磁成形过程涉及电动力学、电磁学、塑 性动力学、热力学以及应力波理论等多学科的内容，由于多学科交叉的复杂性及 多种高度非线性，使电磁成形理论研究变得非常复杂。此电磁成形工艺是一种新 兴的高能率成形技术，是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使坯料在冲击电磁力作用 下，高速成形的一种成形方法。电磁成形属于高能（高速率）成形技术，高能（高 速率）成形技术种类很多，但是电磁成形排除了爆炸成形的危险性，较之电液成 形更方便。 -1- 一、电磁成形技术以及粉末冶金的介绍 1、电磁成形技术介绍 电磁成形是国外在20 世纪60 年代初发展起来的一种金属板材加工新工 艺。它是利用金属在强脉冲磁场中受力而产生塑性变形的一种高能率的成形方 法。电磁成形的理论基础是物理学中的电磁感应定律。由定律可知变化的电场周 围产生变化的磁场，而随时间变化的磁场在其周围空间激发涡旋电场，所以当有 导体处于此电场中时就会产生感应电流。在电磁成形过程中，磁场力是工件成形 的动力。由于金属是在脉冲磁场中受力变形的，故也称为磁脉冲成形。 图 1 电磁成形原理图 电磁成形原理如图1所示。当高压开关闭合后，储能电容器对加工线圈放电， 在加工线圈中产生一个脉冲电流，并在加工线圈周围形成脉冲磁场。加工线圈产 生的脉冲磁场使金属导体内部产生感应电流，感应电流形成的磁场阻止磁力线从 导体中穿过，迫使磁力线集中于加工线圈和导体之间的间隙中，金属导体因而受 到一个脉冲