【正文】 算方法相比，對模具相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。隨著內(nèi)氧化時(shí)間的延長，內(nèi)部由于氧原子擴(kuò)散到的時(shí)間較長，形成的 Al2O3較晚，晶粒得以充分長大內(nèi)部晶粒長大。因此，必須控制內(nèi)氧化的介質(zhì)。例如在真空、氧分壓較低得惰性氣氛中銅的氧化物均很容易發(fā)生分解，放出氧氣。 圖 2－ 5 CuAl 氧化還原的熱力學(xué)條件 CuAl 的氧化還原條件如圖 2－ 5所示。從圖中可以看出隨變形量的增大，其抗拉強(qiáng)度是不斷增高的，這與彌散強(qiáng)化合金的加工硬化現(xiàn)象顯著有關(guān)。 從熱力學(xué)公式出發(fā)考慮，顯然是在氧分壓允許的范圍內(nèi)溫度越高，內(nèi)氧化 第 34 頁 速度越快，實(shí)際上限制溫高的因素很多：合金的熔點(diǎn)，粉末的燒結(jié)，試樣表面與粉末熔合引起的不平整。 溫度對內(nèi)氧化過程中氧擴(kuò)散的影響 通過試驗(yàn)比較，對不同內(nèi)氧化溫度制備的 Cu/A12O3進(jìn)行了分析 。 是因?yàn)?內(nèi)氧化過程中，邊界由于氧的擴(kuò)散距離較短， Al2O3 較早的析出，釘扎了正在長大的晶粒邊界，使晶粒得不到充分長大，形成的 Al2O3 較晚，晶粒得以充分長大，所以表面晶粒較??；而在內(nèi)部由于表層 Al2O3 顆粒的形成消耗了氧，抑制了氧進(jìn)一步向內(nèi)部擴(kuò)散，即氧向內(nèi)部的擴(kuò)散速率降低，細(xì)小 Al2O3 顆粒的析出較晚較少，不能完全起到阻礙或抑制晶粒的再生長，從而內(nèi)部晶粒隨內(nèi)氧化時(shí)間的延 長，能夠繞過 Al2O3顆粒的釘扎作用再長大，所以內(nèi)氧化 6h、 10h 的內(nèi)部晶粒比內(nèi)氧化 3h的內(nèi)部晶粒大。因而內(nèi)氧化法成為商業(yè)化應(yīng)用最廣的一種方 法。細(xì)小堅(jiān)硬的 Al2O3 顆粒彌散分布在銅基體上，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動，大大提高了基體的室溫與高溫硬度，也稱作氧化物彌散強(qiáng)化銅 (Oxide Dispersion Strengthed Copper， 簡稱 ODSC)。目前國外已將 Al2O3/Cu 復(fù)合材料應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： (1) 代替 Ag 基觸電材料。彌散銅常用的氧化物增強(qiáng)相有 Al2O3， ThO2， BeO， TiO， CrO2， ZrO2等等，其中 Al2O3是最常用的彌散相。 傳統(tǒng)提高銅合金強(qiáng)度的主要方法是合金化法，根據(jù)純銅和部分銅合金的力學(xué)和導(dǎo)電性能，一般其抗拉強(qiáng)度小于 600MPa。 第 29 頁 下篇 熱擠壓彌散銅實(shí)驗(yàn)的性能分析 第 一 章 Al2O3彌散強(qiáng)化銅概述及其制備工藝方法 彌散銅概述 高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金由于具有極好的導(dǎo)電，導(dǎo)熱性及抗腐蝕性能已成為近年來人們研究的熱點(diǎn)。 第 19 頁 第 四 章 用有限元分析模具零件的強(qiáng)度熱力學(xué)性能 擠壓模具在 PRO/E 中的立體圖 圖 4— 1 熱擠壓 模具 立體圖 第 20 頁 擠壓模具主要零件在 PRO/E 中的立體圖及平面圖 （ 1）外筒的 立體圖及平面圖 (a) （ b） 圖 4— 2 擠壓模具的 外筒 (a)外筒的立體圖 （ b） 外筒的立體圖 第 21 頁 （ 2）上壓板的立體圖及平面圖 (a) (b) 圖 4— 3 擠壓模具的 上壓板 （ a）上壓板的立體圖 (b)上壓板的平面圖 第 22 頁 （ 3）下墊 墊 板的立體圖及平面圖 (a) (b) 圖 4— 4 擠壓模具的 下壓墊板 (a)下 壓 墊板 的立體圖 (b)下 壓 墊板 的平面圖 第 23 頁 （ 4）下壓板的立體圖及平面圖 (a) (b) 圖 4— 5 擠壓模具的 下壓板 (a)下 壓 板 的立體圖 (b)下 壓 板 的平面圖 第 24 頁 （ 5）導(dǎo)柱的立體圖及平面圖 (a) (b) 圖 4— 6 擠壓模具的 導(dǎo)柱 (a)導(dǎo)柱 的立體圖 (b)導(dǎo)柱 的平面圖 第 25 頁 對主要零件的有限元分析 使用有限元分析熱擠壓模具內(nèi)桶所受到的應(yīng)力 (1)內(nèi)桶的立體圖和 ANSYS 中的原圖 （ a） (b) 圖 4— 7 擠壓模具的 外筒 （ a） 擠壓模具的外筒立體圖 (b)擠壓模具的網(wǎng)格劃分圖 第 26 頁 (2)在 ANSYS 中生成的應(yīng)力變形圖 圖 4— 8 外筒應(yīng)力變形圖 (3)在 ANSYS 中的矢量圖 圖 4— 9 矢量圖 第 27 頁 (4)在 ANSYS 中的 X 方向的應(yīng)力圖 圖 4— 10 X 方向的應(yīng)力圖 (5)在 ANSYS 中的 Y 方向的應(yīng)力圖 圖 4— 11 Y 方向應(yīng)力圖 查看結(jié)果：查看結(jié)果即最終的分析目標(biāo)，首先需要將上一步求解計(jì)算的結(jié)果讀入到數(shù)據(jù)庫中，在依次選擇 Main MenuGeneral Postproc Rend ResultsLast Set 選項(xiàng)，完成數(shù)據(jù)的讀取 【 1】 。 第 16 頁 圖 31網(wǎng)格劃分 圖 圖 32受力變形 圖 第 17 頁 圖 33矢量圖 圖 34 X方向的 受力 云圖 第 18 頁 圖 35Y方向的 受力 云圖 查看結(jié)果：查看結(jié)果即最終的分析目標(biāo)，首先需要將上一步求解計(jì)算的結(jié)果讀入到數(shù)據(jù)庫中，在依次選擇 Main MenuGeneral Postproc Rend ResultsLast Set 選項(xiàng)，完成數(shù)據(jù)的讀取。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色 等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 底板內(nèi)徑應(yīng)大于擠壓膜出口內(nèi)徑 ， 底板內(nèi)徑為 板d =60mm； 底板厚度為 板h =20mm。 取 保 溫 蓋 的 外 徑 440D D mm??蓋 外 筒 ； 厚度 mmh 20?蓋 ； 內(nèi)徑mmdd ??蓋 ； 導(dǎo)線導(dǎo)出孔 ‘ 孔d =5mm； 導(dǎo)線孔徑向距離 mmd 6039。 對 本 設(shè) 計(jì) 要 求 取 保 溫 筒 高 mmhh 200?? 筒外 ； 保溫筒壁厚取為 筒厚D =10mm，則保溫筒的內(nèi)徑為 420mm。 設(shè)加熱筒內(nèi)徑為 3D ，外徑為 4D ，高為 筒h ，故取 ??? 23 DD ， 得加熱筒內(nèi)徑為 ??? 23 DD ； 第 14 頁 得加熱筒內(nèi)徑為 ； ? ； 加熱筒高度應(yīng)該等于外筒高 mmh 200?筒 。故其配合系數(shù)取小一些微 。設(shè)外筒內(nèi)半徑為 2R 。 擠壓筒尺寸的確定 （ 1）內(nèi)筒 第 13 頁 擠壓筒的直徑與擠壓機(jī)的能力、擠壓比、擠壓工具的強(qiáng)度和擠壓筒的允許外經(jīng)有關(guān)。 若將 ? 式代入 1sp 式得預(yù)應(yīng)力為： ? ?? ?1 112222211 ? ???? k kkEps ? （ 25） 式中 ? — 過盈系數(shù)，雙層筒一般取 。 雙層擠壓筒應(yīng)力計(jì)算與單層擠壓筒不同之點(diǎn)是要考慮其各層間過盈配合產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力 。 (3） 擠壓墊的厚度，一般直徑的 ～ 倍 ， 由實(shí)際 的 需要， 可以 取得擠壓墊的 直徑 為 mmD ~ ??? ）（筒墊 ； 擠壓墊 的 厚度 為mmH ~ ??? ）（墊墊 。? — 擠壓軸彎曲產(chǎn)生的壓應(yīng)力 /MPa； ??? — 擠壓軸的許用應(yīng)力 / MPa； 對于高強(qiáng)耐熱模具鋼 ??? =1000～ 1200MPa 擠壓墊的設(shè)計(jì) 擠壓墊是用來防止擠壓軸與鑄錠直接接觸的重要工具。39。 (3）擠壓軸的抗壓強(qiáng)度校核 擠壓軸的工作長度一般與其直徑之比為 45時(shí)，不會產(chǎn)生縱向失穩(wěn)。 擠壓軸的尺寸 (1） 擠壓軸的外徑 擠壓軸的工作長度的 外徑要比擠壓筒的內(nèi)徑小。 擠壓軸的設(shè)計(jì) 擠壓軸的結(jié)構(gòu) 擠壓 軸分空心和實(shí)心兩種。 a) 按模具設(shè)計(jì)及要求及實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中取錐模角為零度 。若太短，磨具易損壞；若過長，制品易粘結(jié)金屬，造成制品表面劃傷 【 3】 。 第 8 頁 （ 1）模具工作帶直徑的確定 由物體的熱脹冷縮和拉伸矯直時(shí)的塑性變形可知，磨具工作帶直徑不等于制品外經(jīng)。但在溫度高下擠壓變形抗力大的合金時(shí)，模具的?？淄鶗s小，故影響加工質(zhì)量。熱擠壓過程應(yīng)當(dāng)迅速進(jìn)行，否則會使 坯料溫度下降，壓力急劇上升，金屬塑性變形差，影響成形。目前，熱擠壓主要用于 制造普通等截面的長形件、型材、管材棒料及各種機(jī)器零件等。設(shè)置鐓粗臺的目的，主要是為了清除氧化鐵皮和改變坯料直徑。由于導(dǎo)向系統(tǒng)的連接，從而構(gòu)成了一套完整的反擠壓模。頂桿導(dǎo)向套的一部分伸出下模板，主要是為了解決壓力機(jī)閉合高度不夠而采取的措施，將熱擠壓模安裝到壓力機(jī)上時(shí)，它將伸進(jìn)壓力機(jī)工作臺孔內(nèi)。 熱擠壓模的種類可以分為如下幾種： 熱鍛模壓力機(jī)或熱擠壓壓力 機(jī)用熱擠壓模、摩擦壓力機(jī)用熱擠壓模、液壓機(jī)用熱擠壓模、正擠壓模、反擠壓模、鐓擠壓和多公位的復(fù)合模等。這種先進(jìn)的加工方法，可以取代或部分取代金屬切削加工，為機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)少無切削創(chuàng)造了條件 。根據(jù)制品形狀的要求，有各種與之相配的模具。 彌散強(qiáng)化銅的制造是將粉末冶金工藝和傳統(tǒng)金屬成型加工技術(shù)相結(jié)合的典范，借鑒國外先進(jìn)的粉末內(nèi)氧化工藝，采用惰性氣體保護(hù)霧化、低分壓粉體優(yōu)化處理、納米增強(qiáng)相擇優(yōu)培育、等靜壓致密燒結(jié)、熱擠壓成型、速鍛及柔性冷擠等工藝技術(shù)。 下篇是介紹彌散銅的性能及制備方法等。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。 關(guān) 鍵 詞： 有限元 ， ANSYS， 熱擠壓模具 ， 彌散銅 第 II 頁 Abstract This thesis presents Mold design and manufacture which are widely used in the field of puteraided design and puteraided manufacture (CAD/CAM). In order to study hightemperature environment of the hot extrusion dies in the design of heat stress on the impact of reliability Die, the processes of design are sequential and automatic, the utility program, displaying the respective special skill of persons and puters. The stress is analyzed in this paper using the finite element method. Instead of the traditional calculation method, the development of CAD and CAM are irresistible trend. The software about FEM is one of widely used software in present. The survey of the finite element software (ANSYS)、 the application characteristic and the apply method are illustrate in this paper. The diffusion copper is new high strength pound materials at present. It is widely used in various sectors, because it owns the extremely good electric conduction, the heat conduction and the corrosion resistivity. The capabilities and the preparation technique and influence of the Al2O3 dissemination strengthening copper39。 該論文介紹了有限元軟件 ANSYS 的概況、應(yīng)用特性和使用方法