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CuCr触头材料的发明是真空断路器发展史上的重大突破,传统的粉末冶金制备方法均存在致密度低的缺陷,严重影响其使用寿命和性能。热等静压技术充分融合了冷等静压和烧结的技术优势,使坯体快速致密、均匀收缩得到相对密度达99%以上,但采用传统经验性试错法确定工艺步骤,开发周期长,很难保证制品的质量。本文基于孔隙材料连续介质力学和塑性变形理论,应用多孔材料椭球屈服准则Shima模型表征粉末材料,采用非线性分析软件MSC.Marc数值模拟CuCr25触头材料热等静压致密化过程,重点分析研究HIP单因素(温度、压力、时间)工艺参数对压坯致密度的影响规律,对多组优化方案结果进行综合测评,并通过制定正交模拟实验,引入极差分析,进一步总结分析HIP工艺参数之间相互作用对CuCr25粉末合金致密度的影响规律,提出最优工艺方案并进行实验验证。具体内容及成果归纳如下:(1)HIP保压压力从90MPa至130MPa时,CuCr25坯体平均相对致密度由0.86快速增长至0.989,此时粉末颗粒是离散可接触的烧结颈,压坯致密化速率、最终相对致密度随保压压力的增加而提升;当保压压力超出130MPa,CuCr25压坯相对密度基本不变,致密化速率明显降低,此时保压压力的增加不再对相对密度的提高产生影响。(2)较其他三种升温曲线方案,HIP保温温度为1050°C时,CuCr25压坯的流动性好,包套与压坯流动速度差较小,有利于保证工件成形性能,同时压坯等效应力分布较为均匀,包套角落部位由于变形引起的应力集中现象较其他方案有所缓解,降低裂纹缺陷的产生。(3)通过正交实验引入极差分析,得到HIP工艺参数对CuCr25触头致密度的影响强弱排序依次是:RT温度>RP压力>Rh时间,确定了圆柱状CuCr25触头材料HIP成形的最优工艺参数组合为1050°C×130MPa×升温升压2h,保温保压2h,降温降压2h。(4)对有限元模拟提出的最优工艺方案进行实验验证,通过实验和模拟结果对比分析得出:压坯中心部位相对密度最高,达98.9%,压坯角落及端盖附近的致密度较低,外侧靠近包套部分均匀性较差。CuCr25触头由初始相对密度70%提高到98%以上,平均相对密度误差约为1.4%,模拟结果与实验结果相吻合,验证了本文所建模型体系的有效性和可靠性。