钛合金由于密度低、比强度高、屈强比高、良好的塑韧性、耐腐蚀性好等优点,在军工、民用等领域具有广阔的应用前景,其性能及制造技术水平直接影响到这些领域的发展和水平的提高。放电等离子烧结具有烧结时间短的特点,在钛合金的制备中能充分发挥其优越性。本文概述了放电等离子烧结的机理及其过程,分析了各种烧结参数对烧结体及烧结系统的温度分布、电流密度、应力分布和致密化的影响。基于欧姆定律和傅立叶传热定律以及简化的弹塑性本构方程建立了放电等离子烧结有限元模型,确定了烧结过程的边界条件和初始条件。采用傅立叶变换得到脉冲电压的表达式,利用ANSYS中的定义函数的功能对放电等离子烧结数学模型施加脉冲电压边界条件。本文论述了烧结压力对放电等离子烧结性能的影响,基于建立的放电等离子烧结耦合有限元模型,模拟分析了不同试样大小和烧结工艺下的温度分布以及放电等离子烧结系统中电流密度的分布,计算了不同轴向压力作用下的试样致密化进程以及烧结压力对试样内部应力分布的影响,得到结论如下:　　(1)随着加热速度的增大,试样中温度分布不均匀程度增大,而随着试样和模具尺寸的增大,加热速度对试样温度分布的影响减小。　　(2)试样中最大的温度梯度一般出现在离试样边缘1mm处,在直径20mm试样中得到最大的温度梯度10.4℃/mm。加热速度对温度梯度几乎没什么影响。随着试样和模具尺寸的增大,温度梯度减小,温度分布均匀程度增大。在直径12mm试样系统中,最大的温度梯度出现在模具的边缘,而随着试样尺寸的增大,最大温度梯度出现在试样中。　　(3)试样大小为20mm,加热速度为100℃/min得到的试样中电流密度的最大值在试样边缘附近1mm处,为2.65A/mm2,电流密度在此附近也发生了急剧变化。在轴向的电流密度分布呈驼峰状,电流密度最大的地方在靠近压头和垫块的细颈处,为7.97A/mm2,由此产生大量的焦耳热。SPS系统中的最高温度1502℃也在细颈处得到。　　(4)在对烧结带凸台试样的温度场分布的模拟中发现,试样中的最高温度不在试样中心,而是在凸台的顶端,这样能有效的减小快速烧结过程中因温度分布不均匀而导致试样不同位置性能的差异。　　(5)对不同烧结温度下试样内部温度分布和温度梯度模拟分析得出最佳烧结温度为1250℃,与实验结果相符,说明所建立的放电等离子烧结模型能真实反应实际的烧结过程。　　(6)当轴向压力从10MPa增加到50MPa时,随着致密化程度的改善,试样内部的径向应力和角应力得到了极大的提高。轴向应力始终和稳态的外部轴向压力保持一致,在试样边缘处由于热应力的作用轴向应力变大。结合实验结果表明在较大的轴向压力作用下烧结试样边缘处的硬度及密度得到显著改善,试样内部的硬度和密度分布更加趋于一致。