【摘 要】
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功能梯度材料,即材料的组分和结构从材料的任意方位连续地变化,使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型材料。功能梯度材料是一种新型材料,由于其结构和性能的优异特性,已成为材料领域研究的热点。但针对功能梯度材料制备过程中粉末混合的相关研究较少,相关理论还未完善。因此本文基于粉末混合的相关机理以及气固二相流的相关理论,对制备功能梯度材料的前处理混粉过程进行深入研究。具体内容如下:（1）基于气固两相流的
【基金项目】
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梯度渐变零件的增/减材复合成形机理及自适应工艺规划研究（项目编号:N180703007），教育部基本科研业务费项目； 梯度渐变零件快速成形的“气-磁-构”多场耦合混粉机理及控制研究（项目编号:01270012810096），东北大学博士后基金；
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功能梯度材料,即材料的组分和结构从材料的任意方位连续地变化,使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型材料。功能梯度材料是一种新型材料,由于其结构和性能的优异特性,已成为材料领域研究的热点。但针对功能梯度材料制备过程中粉末混合的相关研究较少,相关理论还未完善。因此本文基于粉末混合的相关机理以及气固二相流的相关理论,对制备功能梯度材料的前处理混粉过程进行深入研究。具体内容如下:（1）基于气固两相流的相关理论知识,针对保护氮气、合金粉末两相流的实际工况,通过对雷诺数的计算确定流动类型为湍流。采用雷诺时均法进行数值模拟,针对气相控制方程选择Reynolds平均法时均化后的Navier-Stokes方程,针对计算过程选择标准k-ε两方程湍流模型。固体颗粒体积分数小于10%,选用DPM模型。（2）采用Fluent有限元分析方法对粉末流场进行仿真模拟,在粉末浓度、粉末颗粒进入速度不同的情况下,探究改变粉末参数对于流体速度场的变化规律及影响。在挡板层数、挡板筛孔形状、挡板安装距离、圆筒长度不同情况下,探究改变混粉器内部结构对于粉末速度流场的变化规律及影响。在粉末浓度、粉末颗粒进入速度、挡板层数、挡板筛孔形状、挡板安装距离、圆筒长度不同情况下,探究改变粉末参数、改变混粉器内部结构对于粒子轨迹的影响及规律。（3）基于粉末混合均匀度的计算及检测方法,进行分组单因素实验验证混粉工艺参数的合理性。采用自行设计搭建的混粉设备进行单因素实验。实验分为两部分:一、探究在加混粉器、不加混粉器状态下,对不同比例情况下粉末混合均匀度的影响;二、探究在挡板层数、挡板筛孔形状、挡板安装位置、混粉器长度不同情况下,对粉末混合均匀度的影响规律。通过扫描电镜的面扫描功能得到不同情况下Fe、Ni元素分布图,并用Imagej进行图像后处理得到不同情况下316L和IN718颗粒个数,计算出对应的粉末混合均匀度。（4）在挡板层数、挡板筛孔形状、挡板安装距离、圆筒长度不同情况下,通过Fluent后处理输出混粉器轴线方向的速度值,通过速度均值与实验计算得到的均匀度值进行数据拟合得到拟合曲线。探究速度与均匀度之间的相关关系以及气载驱动下的合金粉末快速混合机理。
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