【摘要】：隨著電子產(chǎn)業(yè)及精密儀器的快速發(fā)展,金屬薄板在電子產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療器械、微機(jī)電系統(tǒng)等新興領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸提升,材料輕量化、小型化、集成化是時(shí)代所趨,具備一定強(qiáng)度的銅合金以其優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,廣泛地用于各行各業(yè)。然而,由于試樣尺寸較小,與宏觀條件下的成形規(guī)律有所差異,表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng),制約了合金薄板小型件的發(fā)展。因此,在微尺度下探究板料流動(dòng)應(yīng)力尺寸效應(yīng),了解晶粒尺寸對(duì)材料拉伸力學(xué)性能以及彎曲回彈的影響規(guī)律,在傳統(tǒng)塑性成形理論基礎(chǔ)上探究和預(yù)測(cè)適用于微塑性成形的流動(dòng)應(yīng)力,對(duì)促進(jìn)銅合金薄板微塑性成形發(fā)展具有重要意義。本文通過對(duì)Cu-3wt.%Ag-0.5wt.%Zr(Cu3Ag0.5Zr)合金進(jìn)行固溶、再結(jié)晶退火和時(shí)效工藝處理,研究了材料熱處理?xiàng)l件下的微觀組織演化;在945℃條件下進(jìn)行再結(jié)晶退火熱處理來調(diào)控材料晶粒尺寸,在475℃條件下進(jìn)行時(shí)效處理調(diào)控材料析出相含量的多少,建立了材料晶粒長大方程和時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)方程。通過單向拉伸試驗(yàn),分析了析出相和晶粒尺寸對(duì)材料流動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律,研究了材料的加工硬化規(guī)律和斷裂機(jī)制,發(fā)現(xiàn)材料的流動(dòng)應(yīng)力隨著晶粒尺寸的減小和析出相含量的增加而增大;由于自由表面對(duì)位錯(cuò)沒有阻礙能力,當(dāng)試樣厚度方向晶粒數(shù)量減少到只有3~5個(gè)時(shí),表層晶粒所占比重加大,流動(dòng)應(yīng)力下降明顯,表現(xiàn)出明顯尺寸效應(yīng);在表面層模型的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)多晶體Hall-Petch關(guān)系式進(jìn)行了修正,并考慮晶界強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出相強(qiáng)化多種強(qiáng)化機(jī)制,建立并驗(yàn)證了Cu3Ag0.5Zr薄板考慮尺寸效應(yīng)在內(nèi)的拉伸本構(gòu)模型,建立的材料本構(gòu)方程精確度很高,具有很好的預(yù)測(cè)評(píng)估材料流動(dòng)應(yīng)力的能力�；诶炝鲃�(dòng)應(yīng)力尺寸效應(yīng)模型,拓展研究了合金彎曲回彈問題;通過理論分析三點(diǎn)彎曲力、彎矩、回彈角等相關(guān)參數(shù),建立了考慮材料流動(dòng)應(yīng)力尺寸效應(yīng)本構(gòu)方程在內(nèi)的彎曲回彈模型;結(jié)合室溫三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),分析了晶粒尺寸和析出相對(duì)材料彎曲性能的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果趨勢(shì)一致,材料的彎曲應(yīng)力隨著材料晶粒尺寸的減小和時(shí)效析出相含量的增加而增大,并且回彈角也表現(xiàn)出了和拉伸類似的尺寸效應(yīng)拐點(diǎn)規(guī)律。
【圖文】：

圖 1-2 合金元素對(duì)電導(dǎo)率的影響[13]合金發(fā)展現(xiàn)狀表明，Cu-3wt.%Ag-0.5wt.%Zr 合金的主要強(qiáng)化機(jī)時(shí)效強(qiáng)化作用[22-24]。對(duì)于純銅金屬來說，，軟態(tài)時(shí)再結(jié)晶溫度約為 270℃，其軟化溫度在 140℃左右強(qiáng)度要求。圖 1-3 為室溫下 CuAgZr 合金的三元等其共晶溫度 965℃時(shí)，鋯在銅中的極限溶解度為 0 0.01wt.%[26]。同時(shí)，CuAgZr 合金中 Zr 的加入對(duì) 高 Cu 合金的抗氧化溫度和熱強(qiáng)度，極低的固溶度，且 Zr 元素能明顯細(xì)化銅基體的晶粒[27,28]。二系合金中，Ag 在 Cu 中溶解度在其共晶溫度 g 分布在銅合金的固溶體中，提高了銅合金的強(qiáng)度效果，同時(shí)，銀的導(dǎo)電導(dǎo)熱性優(yōu)于銅，所以銀元

圖 1-3 室溫下 CuAgZr 合金的三元等溫截面圖和液相線投影圖[25]1.3.1 合金元素對(duì)合金性能的影響合金元素添加含量對(duì)合金的性能影響也是十分重要，Benghalem 等人[30]通過研究 Cu-(3~72)wt.%Ag 發(fā)現(xiàn)，含 Ag 低于 6wt.%時(shí)鑄態(tài)合金由單一固溶體組成，第二相極少；含量在 6~15wt.%時(shí)開始出現(xiàn)富 Ag 強(qiáng)化相且一般為離異共晶組織，通過冷變形能增加合金強(qiáng)度，產(chǎn)生纖維強(qiáng)化效應(yīng)；含量繼續(xù)增加則出現(xiàn)層狀共晶組織，力學(xué)性能因此變差。從原料狀態(tài)角度講，不應(yīng)選擇 Ag 含量過高的合金，防止影響固溶時(shí)效后性能。因?yàn)?Ag 含量過多將使合金熱導(dǎo)率迅速下降，也使得材料成本大大增加。同樣，Zr 含量也對(duì)金屬材料的力學(xué)性能有非常重要影響。早在之前研究中就有學(xué)者指出：Cu-Zr 合金有很好的析出強(qiáng)化效應(yīng)，Zr 元素的加入，可以使銅合金的再結(jié)晶溫度明顯提升，由于 Zr 在 Cu 中的固溶度最小，所以效果比其他元素都要明顯，表 1-2 中列出了鋯元素的部分含量對(duì)銅合金軟化溫度的影響[31]。賈淑果等人[32]研究發(fā)現(xiàn)：Cu-0.1wt.Ag-0.18wt.Zr 相比 Cu-0.1Ag 合金硬態(tài)下硬度達(dá)到 175HV，
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.11

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高德昊;李詩蘭;;混凝土與碾壓混凝土斷裂尺寸效應(yīng)的研究進(jìn)展[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2011年02期

2 徐天嬌;金濤;周志偉;樹學(xué)峰;;鋁蜂窩面外壓縮行為的尺寸效應(yīng)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年14期

3 李文成;鋼的尺寸效應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備加工質(zhì)量與壽命的影響[J];流體工程;1986年08期

4 曾攀,俞新陸,顏永年,鄭楚鴻;疲勞絕對(duì)尺寸效應(yīng)[J];航空學(xué)報(bào);1988年S1期

5 林樹枝,沈梧;冰塊尺寸效應(yīng)的分析和實(shí)驗(yàn)研究[J];力學(xué)與實(shí)踐;1988年01期

6 湯鐵鋼;李慶忠;劉倉理;桂毓林;;爆炸膨脹環(huán)的截面尺寸效應(yīng)[J];爆炸與沖擊;2010年01期

7 孫鳳蓮;朱艷;;微焊點(diǎn)的幾何尺寸效應(yīng)[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

8 張亞芳;唐春安;梁正召;張娟霞;;顆粒增強(qiáng)脆性基復(fù)合材料的尺寸效應(yīng)[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2006年03期

9 呂兆興;馮增朝;趙陽升;;巖石的非均質(zhì)性對(duì)其材料強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的影響[J];煤炭學(xué)報(bào);2007年09期

10 王向東;王躍鋒;華曦;岑家全;;基于灰色理論的混凝土壓縮損傷參數(shù)尺寸效應(yīng)[J];水利水電科技進(jìn)展;2011年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 許光;陳少華;;仿生單纖維黏附的尺寸效應(yīng)[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 陳少華;王自強(qiáng);;顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的尺寸效應(yīng)[A];錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想與力學(xué)論文集[C];2001年

3 戴蘭宏;;顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的尺寸依賴強(qiáng)化律[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

4 蔣青;;界面能的尺寸效應(yīng)[A];2005年全國計(jì)算材料、模擬與圖像分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 李強(qiáng);楊慶;;尺寸效應(yīng)對(duì)巖體破壞的影響[A];隧道、地下工程及巖石破碎理論與應(yīng)用——隧道、地下工程及巖石破碎學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

6 李強(qiáng);楊慶;;尺寸效應(yīng)對(duì)巖體破壞的影響[A];隧道、地下工程及巖石破碎學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

7 趙旭飛;劉程林;馬少鵬;蘇煜;;球形顆粒系統(tǒng)的力學(xué)模型及其尺寸效應(yīng)的表征[A];顆粒材料計(jì)算力學(xué)研究進(jìn)展[C];2012年

8 周江平;彭雄志;趙善銳;;土體強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)與蒙特卡洛隨機(jī)模擬的驗(yàn)證[A];第八次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

9 蘇文政;劉書田;;基于偶應(yīng)力理論的多孔固體微結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)設(shè)計(jì)[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

10 閻軍;;考慮尺寸效應(yīng)的點(diǎn)陣材料結(jié)構(gòu)多尺度優(yōu)化[A];第五屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者研討會(huì)會(huì)議日程摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 趙孟;微細(xì)銑削尺寸效應(yīng)基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 朱艷;介觀尺度下Sn/Cu焊點(diǎn)的界面擴(kuò)散及尺寸效應(yīng)[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

3 王炳雷;微結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)研究及其應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

4 趙俊峰;微構(gòu)件的尺寸效應(yīng)及數(shù)值方法研究[D];山東大學(xué);2013年

5 黃海燕;混凝土尺寸效應(yīng)理論研究與斷裂參數(shù)分析[D];河海大學(xué);2004年

6 黃煜鑌;混凝土脆性與力學(xué)參數(shù)的尺寸效應(yīng)及其相互關(guān)系的研究[D];重慶大學(xué);2002年

7 孔勝利;微梁力學(xué)性能尺寸效應(yīng)的研究[D];山東大學(xué);2009年

8 蘇捷;混凝土受壓與受拉性能的尺寸效應(yīng)研究[D];湖南大學(xué);2013年

9 張金鈺;金屬多層膜力學(xué)行為及其組元與尺寸效應(yīng)[D];西安交通大學(xué);2011年

10 張靜;金屬的強(qiáng)烈塑性變形與考慮尺寸效應(yīng)的細(xì)觀本構(gòu)關(guān)系[D];廣西大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許傳龍;納米晶鎳微成形尺寸效應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 張幫強(qiáng);三級(jí)配礦渣混凝土力學(xué)性能尺寸效應(yīng)試驗(yàn)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

3 陳建祥;耐火材料斷裂參數(shù)尺寸效應(yīng)的研究[D];遼寧科技大學(xué);2016年

4 郭大鵬;短切玄武巖纖維混凝土基本力學(xué)性能的尺寸效應(yīng)研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

5 葉縉W

本文編號(hào)：2550157