本文關鍵詞：脈沖電流條件下納米晶Ni箔室溫塑性及其本構關系模型

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【摘要】：納米晶材料由于具有獨特的物理、化學性能,近年來備受國內外學者的關注。脈沖電沉積制備的納米晶金屬材料具有晶粒尺寸分布均勻、孔隙率低等優(yōu)點,被廣泛用于微型零件的制造。但由于納米晶材料較差的室溫塑性,使得其應用受到了很大的限制。因此,為提高其塑性,本文以脈沖電沉積制備的納米晶Ni箔為原材料,在其室溫變形過程中引入高密度的脈沖電流,系統(tǒng)研究了脈沖電流條件下納米晶Ni箔在塑性變形過程中的組織演變規(guī)律及其變形機制,并構建了其本構關系的神經網(wǎng)絡模型。研究了脈沖電流密度、電沉積溫度等因素對鍍層硬度的影響,利用正交試驗確定了最佳電沉積工藝參數(shù),制備出了表面致密、性能良好的納米晶Ni箔。利用室溫單向拉伸實驗研究了納米晶Ni箔的力學性能,研究發(fā)現(xiàn)脈沖電流處理能夠顯著地改善材料的室溫塑性,材料的延伸率隨著峰值電流密度的增大呈現(xiàn)出非線性增加的趨勢;材料的抗拉強度整體而言略有下降,但仍保持在較高強度水平。通過SEM分析了脈沖電流作用下納米晶Ni箔拉伸斷口的表面形貌變化,TEM觀察了斷口附近微觀組織的變化,分析了不同密度的脈沖電流處理條件下納米晶Ni箔的斷裂特性,以及脈沖電流對孿晶、位錯等的影響。研究發(fā)現(xiàn)脈沖電流可以在一定程度上促進晶粒轉動與晶界滑移、孿晶的形成、大尺寸晶粒中位錯的滑移,從而有助于材料塑性的提高。建立了脈沖電流條件下納米晶Ni箔本構關系的BP神經網(wǎng)絡模型,以尺寸因子、電流密度、應變?yōu)檩斎雲(yún)?shù),以流動應力為輸出參數(shù),以室溫單向拉伸試驗數(shù)據(jù)為樣本,利用BP神經網(wǎng)絡的反向傳播學習規(guī)則,對該模型進行了訓練與驗證。將模型的預測值和實驗值相比較,得到該模型的整體誤差在6%以內,相關系數(shù)接近于1,驗證了模型的可靠性,為后續(xù)的納米晶材料微成形工藝奠定了理論基礎。
【關鍵詞】：納米晶Ni箔 脈沖電流處理 電致塑性 本構關系模型
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.15;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 納米晶金屬材料的塑性成形技術10-14
• 1.2.1 納米晶金屬材料的強度10-11
• 1.2.2 納米晶金屬材料的塑性11-13
• 1.2.3 納米晶金屬材料塑性成形的數(shù)值模擬13
• 1.2.4 納米晶金屬材料的微塑性成形工藝13-14
• 1.3 脈沖電流對金屬材料塑性變形的影響14-17
• 1.3.1 電致塑性效應14-15
• 1.3.2 脈沖電流對鈦合金塑性變形的影響15-16
• 1.3.3 脈沖電流對鎂合金塑性變形的影響16-17
• 1.4 本課題研究的目的及意義17-18
• 1.5 主要研究內容18-19
• 第2章 脈沖電沉積制備納米晶Ni箔19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 試驗裝置及方法19-22
• 2.2.1 電沉積裝置及電沉積液配制19-21
• 2.2.2 脈沖電沉積的工藝流程21
• 2.2.3 鍍層硬度測量裝置21-22
• 2.3 電沉積納米晶Ni箔參數(shù)的確定22-25
• 2.4 脈沖電沉積參數(shù)對納米晶Ni箔硬度的影響25-29
• 2.4.1 電沉積溫度對納米晶Ni箔硬度的影響25-27
• 2.4.2 脈沖電流密度對納米晶Ni箔硬度的影響27-29
• 2.5 本章小結29-31
• 第3章 脈沖電流對納米晶Ni箔組織和力學性能的影響31-40
• 3.1 引言31
• 3.2 試驗裝置及方法31-33
• 3.3 實驗結果分析和討論33-39
• 3.3.1 不同電流密度下納米晶Ni箔的力學性能分析33-35
• 3.3.2 不同電流密度下納米晶Ni箔的微觀結構分析35-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 脈沖電流條件下納米晶Ni箔本構關系的神經網(wǎng)絡模型40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 人工神經網(wǎng)絡在塑性成形中的應用研究40-41
• 4.3 BP神經網(wǎng)絡41-45
• 4.3.1 BP神經網(wǎng)絡的結構42
• 4.3.2 BP神經網(wǎng)絡的學習算法42-45
• 4.4 基于BP神經網(wǎng)絡的本構關系模型45-50
• 4.4.1 樣本數(shù)據(jù)的處理45-47
• 4.4.2 神經網(wǎng)絡模型的建立47-48
• 4.4.3 神經網(wǎng)絡模型驗證48-50
• 4.5 本章小結50-51
• 結論51-52
• 參考文獻52-56
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及專利情況56-57
• 致謝57

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