發(fā)布時(shí)間：2018-06-23 00:46

  本文選題：高壓扭轉(zhuǎn)(HPT) + 超細(xì)晶　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：微壓印成形工藝制備微通道具有穩(wěn)定性好、成本相對較低、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)勢,而晶粒尺寸對微通道成形過程影響顯著,粗晶材料無法保證微通道的尺寸精度。通過劇烈塑性變形技術(shù)制備的超細(xì)晶材料具有更好的成形性能,是用于制造微型構(gòu)件的理想材料。本文對高壓扭轉(zhuǎn)(High pressure tortion,HPT)方法獲得的不同晶粒尺寸的超細(xì)晶(Urtalfine-grained,UFG)AZ31鎂合金進(jìn)行顯微硬度測試、微觀組織觀察、微拉伸性能測試、微拉伸試樣斷口觀察、V型槽微壓印填充實(shí)驗(yàn)及其有限元模擬,得到并分析了室溫下不同圈數(shù)HPT處理的AZ31鎂合金試樣的硬度分布、微拉伸曲線和顯微組織。隨后進(jìn)行了包括V型單槽和U型槽陣列微通道微壓印試驗(yàn),分析了V形槽槽寬、成形溫度對單槽壓印填充過程和填充質(zhì)量的影響規(guī)律,以及在最佳成形溫度和壓力下超細(xì)晶AZ31鎂合金的陣列微通道填充性能,實(shí)現(xiàn)了陣列微通道高質(zhì)量、高精度的成形。溫度為423K和43K的情況下,隨著HPT圈數(shù)的增加,試樣的延伸率變大屈服強(qiáng)度變小。溫度為523K時(shí),除原始試樣屈服強(qiáng)度較高外,其余試樣的屈服強(qiáng)度都較低且?guī)缀跸嗤?所有試樣的延伸率都分布在200%左右。對于10T的試樣在423K至523K進(jìn)行拉伸時(shí),隨著應(yīng)變速率從1.0×10-1s-1減小到1.0×10-4s-1,試樣的延伸率增大,屈服強(qiáng)度降低,應(yīng)變速率為1×10-4s-1時(shí)延伸率達(dá)到400%,具有超塑性。423K進(jìn)行拉伸時(shí),除10T試樣在523K時(shí)斷口微坑為拉長形外,其余試樣斷口微坑為等軸狀。1/4T試樣的斷口微坑最大,之后隨著HPT處理圈數(shù)的增多,斷口微坑減小。粗晶和超細(xì)晶AZ31鎂合金V槽壓印和陣列通道微壓印實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)HPT處理的材料在成形過程中,因晶粒細(xì)小,屈服應(yīng)力低,其填充性能較原始材料得到了顯著提高,填充率較高,并且隨著HPT扭轉(zhuǎn)圈數(shù)的增加而增加。隨著槽寬的增大,材料的陣列微通道填充質(zhì)量變好,通道高度增加。經(jīng)HPT處理的材料成形出的陣列微通道表面質(zhì)量與原始材料相比顯著增加,且表面成形質(zhì)量隨著HPT扭轉(zhuǎn)圈數(shù)的增加而增加。通過對成形壓力和溫度的實(shí)驗(yàn)研究,確定了AZ31鎂合金陣列微通道微壓印成形工藝的最佳參數(shù):成形壓力為4KN,成形溫度為473K。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面,在此成形條件下,除原始AZ31鎂合金外,其余材料的微通道的填充率均為100%。這一結(jié)果與單槽壓印實(shí)驗(yàn)一致,即經(jīng)HPT處理的材料成形出的微通道表面質(zhì)量比原始試樣好,且隨著HPT處理圈數(shù)的增加,表面質(zhì)量越來越好。經(jīng)過HPT處理的材料,具有較好的尺寸精度與重復(fù)精度,微通道側(cè)壁垂直度較好,頂部平坦,截面形狀規(guī)則。陣列微通道壓印過程中出現(xiàn)了墩粗現(xiàn)象:試樣邊緣處的微通道外側(cè)的填充高度大于內(nèi)側(cè),材料填充不均勻。
[Abstract]:The microchannel prepared by micro-imprint process has the advantages of good stability, relatively low cost and suitable for mass production. However, the grain size has a significant effect on the forming process of microchannel, and the size accuracy of microchannel can not be guaranteed by coarse grain material. The ultrafine grained material prepared by severe plastic deformation has better formability and is an ideal material for the fabrication of micro components. In this paper, the microhardness, microstructure and tensile properties of ultrafine grained AZ31 magnesium alloy with different grain sizes obtained by high pressure torsion method were investigated. The fracture surface of the microtensile specimen, the filling test of V-shaped groove and its finite element simulation were observed. The hardness distribution, microtensile curve and microstructure of AZ31 magnesium alloy treated with HPT at room temperature were obtained and analyzed. Then, the microchannel microembossing tests including V-groove and U-groove array were carried out, and the influence of V-groove width and forming temperature on the filling process and filling quality of single groove was analyzed. At the optimum forming temperature and pressure, the array microchannel filling performance of ultra-fine grain AZ31 magnesium alloy is achieved. The high quality and high precision forming of the array microchannel is realized. When the temperature is 423K and 43K, with the increase of the number of HPT cycles, the elongation of the specimen increases and the yield strength decreases. When the temperature is 523K, the yield strength of the other specimens is lower and almost the same, except for the higher yield strength of the original specimen, and the elongation of all the specimens is about 200%. When the strain rate of 10T specimen decreases from 1.0 脳 10-1s-1 to 1.0 脳 10-4s-1 at 423K to 523K, the elongation of the specimen increases and the yield strength decreases. When the strain rate is 1 脳 10-4s-1, the elongation reaches 400, and the strain rate reaches 400 when the strain rate is 1 脳 10-4s-1, and when the strain rate decreases from 1.0 脳 10-1s-1 to 1.0 脳 10-4s-1, when the strain rate is 1 脳 10-4s-1, Except for 10T specimens with elongated fracture pits at 523K, the fracture micropits of the other specimens were the largest in equiaxed. 1 / 4T specimens, and then decreased with the increase of HPT treatment cycles. The experiments of V-groove embossing and array channel microlithography of coarse and ultrafine AZ31 magnesium alloys show that the filling properties of the materials treated with HPT are significantly improved and the filling rate is higher than that of the original materials due to the small grain size and low yield stress during the forming process. And with the increase of the number of HPT torsional cycles, it increases. With the increase of the slot width, the filling quality of the array microchannels becomes better and the channel height increases. The surface quality of the array microchannel formed by HPT treatment is significantly higher than that of the original material, and the surface forming quality increases with the increase of the number of HPT torsion cycles. Through the experimental study on the forming pressure and temperature, the optimum parameters of the microchannel microembossing process of AZ31 magnesium alloy array were determined: the forming pressure was 4KN and the forming temperature was 473K. The experimental results show that the filling ratio of the microchannels of the other materials except the original AZ31 magnesium alloy is 100% under this forming condition. The results are in agreement with the single-channel imprint experiment, that is, the surface quality of the microchannel formed by HPT treatment is better than that of the original sample, and with the increase of the number of cycles of HPT treatment, the surface quality is getting better and better. The material treated by HPT has better dimensional accuracy and repetition accuracy, better perpendicularity of the side wall of microchannel, flat top and regular section shape. In the process of array microchannel imprint, the diameter of the piers appears: the filling height of the outside of the microchannel at the edge of the sample is higher than that of the inside, and the filling of the material is not uniform.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG306

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本文編號(hào)：2054963