本文關(guān)鍵詞：超聲波輔助等徑角擠壓超細晶制備工藝及性能評估

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【摘要】：微機電系統(tǒng)(MEMS)在現(xiàn)在工業(yè)制造中起著很重要的角色,大量的應(yīng)用于社會生活的各個方面,如生物醫(yī)療、電子通訊及航空航天等,使得微制件的需求增加,廣泛應(yīng)用反過來又要求其微成型材料技術(shù)往低成本、低能耗、高效率、高性能方向發(fā)展,因此其材料的制備也格外受關(guān)注。超細晶是現(xiàn)代材料科學(xué)的一個重要任務(wù),通過設(shè)計控制材料的微觀組織結(jié)構(gòu)來充分發(fā)揮現(xiàn)有材料的性能潛力和發(fā)展新材料。金屬材料是由大量尺寸、形狀、取向各異的晶粒以及連接這些晶粒的內(nèi)界面、晶界等所組成,其性能在很大程度上取決于單個晶粒、界面的性能以及二者的統(tǒng)計分布特征。超細晶材料因其結(jié)構(gòu)特征具有良好的物理性能和機械性能。而實際制備的超細晶材料性能是否和理論相符,同時具有優(yōu)良的性能也成為諸多學(xué)者關(guān)注的內(nèi)容。ECAP(Equal Channel Angular Pressing)是一種有效的塑性加工方法,可使材料產(chǎn)生均勻的劇烈塑性變形,使其晶粒從微米級降至納米級,同時加工前后材料的截面積和幾何形狀保持不變。目前,ECAP技術(shù)已在鋁及鋁合金、銅及其合金、鐵、低碳鋼等多種材料上得到應(yīng)用,獲得良好的效果,材料經(jīng)ECAP細化后性能得到大幅度提升。自上世紀60年代起,超聲波輔助金屬塑性加工就被應(yīng)用在金屬成型的過程中,然而,到目前為止有關(guān)超聲波高頻振動對于ECAP的影響尚未見諸文獻報道�；诔曊駝痈叻肿臃勰┏尚驮淼难芯�,以及對銅材的性能學(xué)習(xí)研究基礎(chǔ)上,實驗提出UV-ECAP(Ultrasonic Vibration-Assisted Equal Channel Angular Pressing)。選取純銅做為研究對象,進行超聲振動的ECAP制取超細晶銅材,考察了其材料力學(xué)性能和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)演變,探討超聲波的高頻振動對銅材料的ECAP成型的影響。大量試驗制取UV-ECAP和常規(guī)ECAP工藝加工的超細晶銅材,并進行檢測實驗,驗證的出該方法對銅材的性能有很大的提升,具有較好的研究價值和開發(fā)的前景。本文研究的主要內(nèi)容包括:(1)本課題提出了UV-ECAP制取超細晶材料的工藝,將傳統(tǒng)的ECAP加工方法的靜擠壓改為間歇性超聲振動擠壓。自形設(shè)計改造一套超聲振動等徑角擠壓壓力機,通過控制振動開關(guān),就能進行ECAP或UV-ECAP加工銅材。加工的銅材晶粒細化到超細晶程度,驗證ECAP擠壓的可行性,為工業(yè)化生產(chǎn)提供一個的設(shè)計方案。(2)對超細晶銅材進行一系列的測試。背散射電子衍射分析技術(shù)EBSD(Electron Back Scattering Diffraetion)測試,結(jié)果表明ECAP和UV-ECAP方法均能制得的超細晶,通過兩者對比分析進一步了解到,UV-ECAP處理的超細晶在尺寸上較常規(guī)的ECAP略有增大,但其大角度晶粒增多,這表面UV-ECAP制得的超細晶材料熱穩(wěn)定性較大的提升。差示掃描量熱儀(DSC)測試進一步驗證了這一點。熱穩(wěn)定性的提升,為超細晶材料的后續(xù)處理提升很大的處理空間,為UV-ECAP工業(yè)化生產(chǎn)提供巨大潛力。(3)研究了ECAP和UV-ECAP方法制得的超細晶力學(xué)拉伸測試,結(jié)果表明超細晶材料的力學(xué)性能優(yōu)于普通銅材,延伸率有一定的下降,其綜合性能要很大程度提升。對比兩組實驗的拉伸強度表明,兩者的拉伸強度相差不大,這就意味著UV-ECAP方法得到的超細晶銅材,不僅提升了材料的穩(wěn)定性而且對其拉伸強度有較大的提升,對比兩組擠壓載荷,進一步發(fā)現(xiàn),UV-ECAP對擠壓載荷有很大的消減,減小擠壓力。
【關(guān)鍵詞】：超細晶 超聲振動擠壓 ECAP UV-ECAP 背散射電子衍射分析技術(shù)(EBSD) DSC測試
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG379;TG146.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 制備超細晶的方法13-17
• 1.2.1 等徑角擠壓（ECAP）14-16
• 1.2.2 金屬材料再結(jié)晶織構(gòu)16-17
• 1.2.3 超細晶材料的性能研究17
• 1.3 選題依據(jù)及研究內(nèi)容17-19
• 1.4 論文的主要工作19-20
• 第2章 實驗過程及試樣分析方法20-39
• 2.1 實驗部分20-24
• 2.1.1 實驗材料20-21
• 2.1.2 實驗設(shè)備與儀器21-24
• 2.2 試驗方法24-30
• 2.2.1 實驗步驟24-26
• 2.2.2 ECAP變形及變形力26-28
• 2.2.3 ECAP擠壓應(yīng)變28-29
• 2.2.4 溫度對ECAP超細晶的影響29
• 2.2.5 ECAP擠壓速度對超細晶的影響29-30
• 2.3 試驗樣品分析檢測方法30-38
• 2.3.1 力學(xué)性能試樣制備及檢測30-31
• 2.3.2 拉伸測試數(shù)據(jù)修正31-32
• 2.3.3 金相試樣的制備及分析32-35
• 2.3.4 EBSD樣品制備及檢測35-36
• 2.3.5 DSC檢測36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 實驗結(jié)果分析39-54
• 3.1 擠壓載荷39-44
• 3.1.1 擠壓載荷對比分析39-42
• 3.1.2 擠壓次數(shù)對ECAP載荷的影響42-43
• 3.1.3 模具角度對ECAP載荷的影響43-44
• 3.2 拉伸測數(shù)據(jù)處理與分析44-52
• 3.2.1 ECAP與UV-ECAP試樣拉伸數(shù)據(jù)44-50
• 3.2.2 銅的ECAP中材料形變織構(gòu)的分析50-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第4章 UV-ECAP與常規(guī)ECAP54-63
• 4.1 ECAP與UV-ECAP擠壓載荷對比54-55
• 4.2 ECAP與UV-ECAP試樣EBSD測試對比分析55-58
• 4.3 UV-ECAP不同道次試樣EBSD測試對比分析58-60
• 4.4 ECAP與UV-ECAP試樣DSC測試熱穩(wěn)定性對比分析60-61
• 4.5 UV-ECAP與ECAP試樣力學(xué)性能對比61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果71-72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 唐志宏,黃伯云,周科朝,李志友,劉詠;超細晶材料制備新工藝——等徑角擠壓[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2001年03期

2 石鳳健,汪建敏,許曉靜;等截面角形擠壓的研究內(nèi)容及現(xiàn)狀[J];熱加工工藝;2003年01期

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本文編號：812617