本文關鍵詞：細晶T2紫銅制備及微齒輪精密體積微成形研究

  更多相關文章： 微成形 ECAP T2紫銅 細晶 微齒輪

【摘要】：近年來,隨著微電子技術與微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)迅速發(fā)展,電子行業(yè)、醫(yī)療、航天航空、新能源等諸多領域對微型零件的需求越來越迫切,然而由于尺寸效應的存在,成熟的宏觀塑性成形理論不能直接運用于微型零件的加工工藝中,從而制約了塑性微成形產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。體積微成形因具有高效率、低成本、低材料損失、低污染、高精度等優(yōu)點,成為了國內(nèi)外學者研究的重點。本文重點進行了細晶材料在體積微成形領域應用方面的探索性研究,主要內(nèi)容如下:通過DEFORM-3D軟件對等徑角擠壓(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)過程進行了數(shù)值模擬,獲得了成形載荷、應力場、速度場和等效應變場的分布情況,結果表明:ECAP過程中變形載荷先急速上升,然后保持穩(wěn)定,最后緩慢下降;模具拐角處等效應力始終最大,且隨著擠壓道次的不斷增加,最大等效應力值也不斷增加,但增加幅度逐漸減小;材料經(jīng)過劇烈變形區(qū)時靠近模具外側的材料流動速度大于內(nèi)側材料;材料經(jīng)過模具拐角處時,等效應變迅速增加,通過拐角后等效應變保持不變,隨著擠壓道次的不斷增加,累計等效應變由第1道次的1.33增加到第8道次的11.1。研制了用于細晶T2紫銅材料制備的ECAP模具,采用BC路徑對試樣進行了8個道次的擠壓,并對擠壓后的試樣進行去應力退火處理,研究了擠壓道次和去應力退火對材料力學性能和微觀組織的影響,結果表明:隨著ECAP擠壓道次的增加,材料的強度和延伸率逐漸升高,擠壓8道次的材料去應力退火后其抗拉強度提高到372.6MPa,延伸率提升到56.7%;通過顯微金相和EBSD實驗表明:隨著擠壓道次的增加,晶粒細化顯著,由原始退火態(tài)的15.31μm細化到第8道次的2.77μm。研究了微模壓實驗中晶粒尺寸和槽寬尺寸對材料填充性能的影響規(guī)律,結果表明:材料的填充性能隨槽寬尺寸的減小而變?nèi)?晶粒尺寸越小,材料的填充性能越好,并通過建立的多晶體微模壓成型實驗模型對結論進行了解釋。通過有限元與實際實驗相結合的方法,利用獲得的第8道次退火態(tài)細晶T2紫銅材料成形了模數(shù)分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm,齒數(shù)為10的4種不同規(guī)格的微型齒輪件,并采用掃描電子顯微鏡對微齒輪的質量進行了觀察和分析。結果表明:微齒輪成形質量良好;在體積微成形中,細晶材料相比常規(guī)材料對于成形某些特征尺寸微小的區(qū)域具有獨特的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：微成形 ECAP T2紫銅 細晶 微齒輪
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG379;TG166.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 體積微成形工藝的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 微成形中的尺寸效應13-15
• 1.3.1 流動應力尺寸效應13-14
• 1.3.2 摩擦尺寸效應14-15
• 1.4 細晶材料15-19
• 1.4.1 細晶材料在體積微成形方面的發(fā)展現(xiàn)狀16
• 1.4.2 細晶材料的制備方法16-19
• 1.5 本課題的研究目的和意義19
• 1.6 本章小結19-20
• 第二章 細晶T2 紫銅的制備20-42
• 2.1 引言20
• 2.2 T2 紫銅力學性能測試20-22
• 2.2.1 試樣材料20-21
• 2.2.2 壓縮實驗21-22
• 2.2.3 實驗結果分析22
• 2.3 ECAP有限元仿真22-29
• 2.3.1 DEFORM軟件介紹22-23
• 2.3.2 有限元模型建立23
• 2.3.3 網(wǎng)格和參數(shù)設置23-24
• 2.3.4 模擬結果分析24-29
• 2.4 ECAP實驗29-31
• 2.4.1 工藝參數(shù)確定29-30
• 2.4.2 ECAP模具設計30
• 2.4.3 ECAP擠壓實驗30-31
• 2.5 ECAP擠壓試樣性能分析31-40
• 2.5.1 力學性能測試32-35
• 2.5.2 金相顯微組織觀察35-39
• 2.5.3 EBSD分析39-40
• 2.6 本章小結40-42
• 第三章 細晶材料填充性能研究42-50
• 3.1 引言42
• 3.2 微模壓實驗方案設計42-43
• 3.2.1 模具設計42-43
• 3.2.2 試驗制備43
• 3.3 微模壓實驗43-46
• 3.4 影響因素分析46-49
• 3.4.1 槽寬尺寸的影響46-47
• 3.4.2 擠壓道次的影響47
• 3.4.3 結果分析47-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第四章 微齒輪體積微成形研究50-65
• 4.1 引言50
• 4.2 微齒輪精鍛數(shù)值模擬50-54
• 4.2.1 有限元模型建立50-51
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分51-52
• 4.2.3 模擬參數(shù)設置52
• 4.2.4 模擬結果分析52-54
• 4.3 微齒輪精密成形實驗54-63
• 4.3.1 微齒輪模具設計54-57
• 4.3.2 實驗方案設計57-58
• 4.3.3 微齒輪精鍛實驗58-59
• 4.3.4 成形質量分析59-63
• 4.4 本章小結63-65
• 第五章 結論與展望65-67
• 5.1 全文總結65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間的研究成果72-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 李凡國;童國權;;溫度對黃銅微成形鐓粗的影響規(guī)律研究[J];鍛壓技術;2006年05期

2 郭斌;王春舉;單德彬;周健;;基于微塑性成形的微型零件批量制造技術[J];功能材料與器件學報;2008年01期

3 郭強;嚴紅革;陳振華;張輝;;多向鍛造工藝對AZ80鎂合金顯微組織和力學性能的影響[J];金屬學報;2006年07期

4 申昱;于滬平;阮雪榆;;微小尺度鐓擠復合成形研究[J];塑性工程學報;2006年01期

5 鄭善偉;楊方;齊樂華;周計明;徐乙人;;塑性微擠壓成形力變化規(guī)律的實驗研究[J];塑性工程學報;2011年02期

6 張凱鋒,雷濵;面向微細制造的微成形技術[J];中國機械工程;2004年12期

7 申昱;于滬平;阮雪榆;;Discussion and prediction on decreasing flow stress scale effect[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年01期

8 簡煒煒;康志新;李元元;;多向鍛造ME20M鎂合金的組織演化與力學性能[J];中國有色金屬學報;2008年06期

，

本文編號：571994