TA15/YG8复合管扩散复合工艺设计及其施压阶段的有限元模拟

目的以制备钛合金/硬质合金叠层复合管为目标,基于钛合金和硬质合金的性能特点,解决使异种管材相互靠近的载荷难以直接施加的问题,设计开发钛合金/硬质合金复合管的扩散复合工艺。方法借鉴颗粒介质成形的基本原理,提出一种钛合金管-硬质合金管扩散复合方法,并以TA15钛合金和YG8硬质合金为原材料,通过有限元模拟研究了管间间隙、固体颗粒的填充度、固体颗粒的尺寸和管坯长径比等工艺参数对扩散复合施压过程中TA15钛合金管/YG8硬质合金管界面上径向应力分布的影响。结果有限元模拟结果表明,本文设计提出的钛/硬质合金异质管制备工艺确实能将轴向压力转变为径向贴合力,并且可以通过调控下压量满足扩散复合的压力需求(最小径向应力大于10 MPa)。沿轴线方向,钛合金管与硬质合金管之间的径向应力呈不均匀分布,并且受到管间间隙、颗粒填充度、颗粒的尺寸、管坯长径比等参数的影响。管间装配精度越高、固体颗粒尺寸越小、固体颗粒的填充度越多,越有益于管坯之间的扩散复合。试验结果表明,TA15钛合金/YG8硬质合金复合管在不同部位皆实现了良好的冶金结合。结论设计开发了一种钛合金/硬质合金复合管扩散复合方法,制备出具有良好冶金结合界面的TA15钛合金/YG8硬质合金复合管。