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摘要
采用二维多颗粒有限元法模拟Ti-6Al-4V粉末高速压制成形过程，定量表征颗粒间孔隙的形态特征，详细分析压制过程中多种典型孔隙的形态和面积填充变化规律，从微观孔隙演变的角度研究粉末致密化机理。模拟结果发现，当宏观压制压力低于临界压力(约为1 500 MPa)，颗粒主要通过重排和塑性变形来填充孔隙，密度-压力曲线斜率较大，致密化较容易；超过临界压力后，曲线斜率逐渐减小，致密化越来越困难。微观上，在颗粒重排和塑性变形阶段，颗粒体系中存在大量面积比较大且压制角度较小的四边形孔隙，以及拱形结构容易被破坏的五边形孔隙。这些孔隙在压制过程中会转化为其他多边形孔隙，填充速率较快且具有较高的填充率，在粉末致密化的前中期起主要作用。高于临界压力值之后，大多数四边形和五边形孔隙均转化为三边形孔隙，此外还存在少量具有特殊堆积结构的多边形孔隙，这些难以填充的孔隙导致后期粉末致密化较为困难。研究结果建立不同类型孔隙的形态演变与粉末致密化难易程度之间的定性关联，为构建压制本构方程和优化成形质量提供理论指导。
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