铍因其低密度、高熔点、高弹性、高比强度等优点,在核装置、航空、航天、精密仪表等重要工程领域有着关键性应用。在其生产中普遍采用粉末冶金工艺成型。多种采用此工艺的材料如Ni合金、W-Cu合金、Mo、Cu-Cr合金、Ti-Al-V合金等已程度不同地引入计算机仿真辅助于工艺设计和优化,但铍不在其中。国内相关企业仍依靠传统的实验试错方法进行铍的工艺优化和新工艺设计,成本高昂。导致这一滞后的主要原因之一,是目前尚无关于多孔铍的宏观屈服准则,而屈服准则是实现具有可信度的模拟仿真的必要基础。本研究以Shima模型作为基本数学形式,通过试验确定多孔铍的宏观屈服准则;再以有限元分析软件MSC.Marc作为平台,完成对铍粉热等静压成型模拟。具体工作如下1)多孔铍屈服准则的确定建立多孔材料屈服准则的技术路线为,引入两个新参数对Von Mises屈服准则进行修正,这两个参数均是相对密度ρ的函数,其一为描述静水压影响的参数f,其二为对基体承载进行修正的参数f’。(a)对不同初始密度的4个铍圆柱试样进行单轴压缩试验,获得不同相对密度ρ的轴向应变增量、横向应变增量、体积应变增量数据系列,求出对应的f值,利用最小二乘法拟合得到参数函数f(p)。(b)对不同初始密度的12个铍圆柱试样进行单轴压缩试验,获得不同相对密度ρ的首次屈服应力σ数据系列。利用ρ-σ曲线外推得到致密状态下的屈服应力σ0,进而计算出对应于不同ρ的f’值,利用最小二乘法拟合得到参数函数f’(ρ)。2)对铍粉热等静压成型过程的仿真(a)利用MSC.Marc平台,引入上述多孔铍实测屈服准则,参考实际生产状况设定工艺曲线,完成对圆柱包套内铍粉热等静压成型过程的仿真。分析了压力、温度对成型后柱体密度、应力、应变分布的影响。完成对圆柱状包套铍粉的热等静压成型试验,测量成型铍柱的轮廓尺寸。将实测值与模拟值进行对比,对仿真结果的可靠性进行评估。(b)应用铜、钛、钢等非铍材料的屈服准则,完成上述仿真工作,通过计算效果对比,对多孔铍实测屈服准则的可靠性和有效性进行评估。结论1)应力修正参数f与相对密度ρ呈幂函数关联,幂指数为2.8866,系数为1.0;静水压影响参数f与孔洞率1-ρ呈幂函数关联,幂指数为-0.3862,系数为1/2.8997。2)铍柱尺寸的模拟值与实测值的径向误差在0.44%～1.8%间,轴向误差(最大值)为1.58%;压制最大相对密度可达0.98。3)在应用多种材料的屈服准则对铍工艺过程的模拟中,只有与多孔铍屈服准则数值相接近的可以完成计算。这表明,屈服准则的准确性对仿真结果的可靠性有着至关重要的影响。