【摘要】：非晶合金與相同或相似成分的晶態(tài)合金相比,具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電磁性能。在過冷液態(tài)區(qū)內(nèi)卻表現(xiàn)出粘性流體特征,具備較好的微成形能力。由于不存在位錯、孿晶等微觀結(jié)構(gòu)缺陷,大多數(shù)非晶合金室溫下的宏觀塑性變形十分有限。目前,主要是采取優(yōu)化變形溫度、時間這兩個實驗參數(shù),來研究提高非晶合金成形能力方法。由于溫度和成形時間是兩個相互限制的因素,較高溫度使得其晶化孕育時間周期變小,帶來非晶合金晶化的風(fēng)險。然而,振動場能降低非牛頓流體的粘度,從而提高其變形和流動充模能力;非晶合金在適當(dāng)?shù)臏囟群图羟兴俾氏?呈現(xiàn)出非牛頓流體特性。因此,本文以Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5塊體非晶合金為研究對象,設(shè)計了一個高頻振動場下復(fù)合擠壓微成形的研究方案,并發(fā)現(xiàn)了高頻振動場下非晶合金成形方式及機理。課題首先用銅模吸鑄技術(shù)制備了Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5塊體非晶合金坯料,采用XRD對其結(jié)構(gòu)成分檢測,確定樣品為非晶狀態(tài),并利用DSC曲線確定實驗成形溫度為447~oC。采取能夠自己定位系統(tǒng)和模具整體放置的方式,設(shè)計制造了復(fù)合擠壓實驗測試模具。選用Deform-2D軟件,對塊體非晶合金Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5在過冷液態(tài)區(qū)內(nèi)復(fù)合擠壓微成形過程進(jìn)行了有限元仿真分析。對其微成形過程速度、應(yīng)力分布場進(jìn)行分析,并分析了不同模具尺寸對其微成形的影響。發(fā)現(xiàn)在復(fù)合擠壓微成形過程中,坯料的應(yīng)力以及流變速率極不均勻,材料變形抗力隨沖頭尺寸增加而增大。利用超聲振動裝置,設(shè)定上壓桿擠壓速率為0.02mm/s,選擇不同頻率(18kHz~21kHz)和振動功率(50%~95%),在Zwick材料試驗機上利用交叉實驗方案完成實驗,實驗操作時間小于7min。根據(jù)成形載荷時間曲線,發(fā)現(xiàn)高頻振動可以提高非晶的流變成形能力,且在頻率為21kHz時,作用效果明顯。分析了在振動場的影響下非晶過冷液的成形力的變化以及高頻振動載荷作用機理,發(fā)現(xiàn)成形載荷的減小是在坯料與壓板平臺之間循環(huán)性接觸的作用下產(chǎn)生的。并通過不同沖頭尺寸(1.2mm、1.5mm、1.8mm)成形載荷對比分析,發(fā)現(xiàn)較大尺寸沖頭零件成形困難,容易損壞模具。結(jié)合模擬分析成形歷程應(yīng)力變化,發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變速率的增加,Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5非晶過冷液的流動特性逐漸由牛頓流向非牛頓流體轉(zhuǎn)變。采用SEM觀察實驗后成形樣品的外觀尺寸以及微觀結(jié)構(gòu),確定其非晶結(jié)構(gòu),并利用硬度測試其力學(xué)變化,發(fā)現(xiàn)高頻振動引起了非晶合金性能的改變,導(dǎo)致變形零件硬度得到了提高的效果。本論文將高頻振動載荷的引入應(yīng)用于高溫微成形,并將振動能夠降低黏度理論借鑒到非晶合金微成形中,提出可以有利于非晶合金微成形能力的新方法。
【圖文】：

圖 1.1 非晶合金優(yōu)異的力學(xué)性能ow outstanding mechanical properties in comparison with convention 看出，大塊非晶合金具有高屈服強度、高耐磨性以及高些 Zr 基等非晶合金的抗拉強度大小就已經(jīng)達(dá)到 1600M強度值已有 630MPa 的 Mg 基非晶態(tài)合金材料，其力學(xué)非晶合金材料在高檔體育用品得到多方面的應(yīng)用如高爾方面，，利用非晶合金的高彈性、高硬度特點來制造穿甲 即為塊體非晶合金材質(zhì)的產(chǎn)品。

圖 1.1 非晶合金優(yōu)異的力學(xué)性能MGs show outstanding mechanical properties in comparison with conventional crystalline al從圖 1.1 看出，大塊非晶合金具有高屈服強度、高耐磨性以及高疲勞抗力等性能。一些 Zr 基等非晶合金的抗拉強度大小就已經(jīng)達(dá)到 1600MPa 以上，并境下抗拉強度值已有 630MPa 的 Mg 基非晶態(tài)合金材料，其力學(xué)性能強于一3]。塊體非晶合金材料在高檔體育用品得到多方面的應(yīng)用如高爾夫球頭、棒用設(shè)備方面，利用非晶合金的高彈性、高硬度特點來制造穿甲彈，對環(huán)境。圖 1.2 即為塊體非晶合金材質(zhì)的產(chǎn)品。
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139.8

【參考文獻(xiàn)】

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9 何R

本文編號：2624642