本文關(guān)鍵詞：磷青銅薄板的微塑性成形尺度效應(yīng)研究

  更多相關(guān)文章： C5210磷青銅 尺度效應(yīng) 斷口形貌 微彎曲 回彈

【摘要】：隨著微機(jī)電系統(tǒng)的快速發(fā)展,微型件在整個(gè)微機(jī)電裝備制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛,微塑性成形技術(shù)作為一種新的微細(xì)加工方法被工業(yè)界高度重視。當(dāng)零件某一尺寸減小到一定程度時(shí),材料力學(xué)性能呈現(xiàn)出明顯的尺度效應(yīng),成形工藝參數(shù)也隨之發(fā)生明顯變化,這對微塑性成形技術(shù)的發(fā)展具有很大影響。因此,系統(tǒng)的研究金屬薄板在微塑性成形中的尺度效應(yīng)具有重要意義。本文以C5210磷青銅薄板(50~800μm)為微塑性成形尺度效應(yīng)研究對象,通過試驗(yàn)研究了試樣厚度、寬度及晶粒尺寸對材料屈服強(qiáng)度、彈性模量、延伸率等參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:厚度在50~800μm,屈服強(qiáng)度隨厚度減小而增大,表現(xiàn)出“越小越強(qiáng)”的尺度效應(yīng),延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)與厚度成正比;屈服強(qiáng)度和延伸率隨寬度減小而減小,表現(xiàn)出“越小越弱”的尺度效應(yīng);屈服強(qiáng)度隨晶粒尺寸增大而減小且滿足Hall-Petch關(guān)系,延伸率隨晶粒尺寸增大表現(xiàn)出先增大后減小趨勢,應(yīng)變硬化指數(shù)與晶粒尺寸成正比;試樣厚度與晶粒尺寸對材料的彈性模量幾乎沒有影響。采用掃描電鏡對拉伸試樣斷口形貌進(jìn)行了觀察分析,研究磷青銅薄板延伸率尺度效應(yīng)機(jī)理。得出如下結(jié)論:隨著厚度由50μm增大到250μm,韌窩密集度和尺寸增大,延伸率由18.2%增大到24.1%;隨著晶粒尺寸增大,韌窩尺寸和斷面收縮增大,厚度為100μm試樣,晶粒尺寸為28.72μm時(shí)延伸率達(dá)到峰值29.2%,當(dāng)晶粒尺寸繼續(xù)增大,韌窩密集度和尺寸將變小,延伸率下降。在對C5210磷青銅力學(xué)等性能尺度效應(yīng)研究基礎(chǔ)上,采用ABAQUS有限元仿真軟件對磷青銅薄板微彎曲成形過程及回彈進(jìn)行了模擬分析,得到了彎曲半徑、坯料厚度、晶粒尺寸對回彈影響規(guī)律。隨著彎曲半徑增大和坯料厚度減小,回彈增大,并且在厚度小于100μm時(shí),隨著厚度減小,回彈增大明顯,表現(xiàn)出回彈與厚度減薄的尺度效應(yīng);隨著晶粒尺寸增大,回彈減小。其中坯料厚度對回彈影響最大,隨著坯料厚度減小,回彈明顯增大。基于微彎曲回彈尺度效應(yīng)數(shù)值模擬分析,對磷青銅薄板又進(jìn)行了不同彎曲半徑、不同坯料厚度及不同晶粒尺寸的微彎曲試驗(yàn)研究,獲得的彎曲半徑、坯料厚度及晶粒尺寸對彎曲件回彈的影響規(guī)律與模擬結(jié)果基本一致。本文獲得的磷青銅薄板力學(xué)等性能參數(shù)尺度效應(yīng)及微彎曲回彈尺度效應(yīng)可以為微塑性成形提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：C5210磷青銅 尺度效應(yīng) 斷口形貌 微彎曲 回彈
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-32
• 1.1 引言15-16
• 1.2 塑性微成形尺度效應(yīng)研究現(xiàn)狀16-22
• 1.2.1 薄板力學(xué)性能的尺度效應(yīng)16-19
• 1.2.2 摩擦尺度效應(yīng)19-21
• 1.2.3 尺度效應(yīng)的機(jī)理21-22
• 1.3 塑性微成形的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 板料塑性微成形工藝研究現(xiàn)狀24-30
• 1.4.1 超薄板拉伸24-25
• 1.4.2 微沖裁25-26
• 1.4.3 微拉深26-27
• 1.4.4 微彎曲27-30
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容及目的和意義30-32
• 第二章 C5210 磷青銅薄板力學(xué)性能的尺度效應(yīng)試驗(yàn)研究32-51
• 2.1 引言32
• 2.2 C5210 磷青銅薄板的熱處理試驗(yàn)32-37
• 2.2.1 試驗(yàn)材料與熱處理工藝32-33
• 2.2.2 材料組織觀察33-36
• 2.2.3 熱處理結(jié)果及分析36-37
• 2.3 C5210 磷青銅薄板的拉伸試驗(yàn)37-48
• 2.3.1 拉伸試樣的制備與拉伸設(shè)備的選擇37-39
• 2.3.2 拉伸試驗(yàn)研究方案的設(shè)計(jì)39
• 2.3.3 拉伸試驗(yàn)結(jié)果與分析39-48
• 2.4 C5210 磷青銅薄板拉伸試樣的斷口分析48-50
• 2.4.1 厚度對斷口形貌的影響48-49
• 2.4.2 晶粒尺寸對斷口形貌的影響49-50
• 2.5 本章小結(jié)50-51
• 第三章 C5210 磷青銅薄板微彎曲回彈尺度效應(yīng)數(shù)值模擬分析51-61
• 3.1 引言51
• 3.2 微彎曲成形有限元數(shù)值模擬模型的建立51-53
• 3.2.1 幾何模型的構(gòu)建51-52
• 3.2.2 C5210 磷青銅薄板性能參數(shù)52-53
• 3.2.3 網(wǎng)格的劃分與單元類型的選擇53
• 3.2.4 邊界條件設(shè)置及各分析步加載過程53
• 3.3 微彎曲成形有限元數(shù)值模擬結(jié)果與分析53-60
• 3.3.1 彎曲半徑對回彈的影響54-56
• 3.3.2 坯料厚度對回彈的影響56-57
• 3.3.3 晶粒尺寸對回彈的影響57-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 C5210 磷青銅薄板微彎曲回彈尺度效應(yīng)試驗(yàn)研究61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 微彎曲試驗(yàn)條件61-63
• 4.2.1 微彎曲試驗(yàn)設(shè)備61-62
• 4.2.2 微彎曲模具設(shè)計(jì)與制造62-63
• 4.3 微彎曲試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)63-64
• 4.4 微彎曲試驗(yàn)結(jié)果與分析64-70
• 4.4.1 微彎曲回彈角的測量64-65
• 4.4.2 彎曲半徑對磷青銅薄板微彎曲回彈的影響65-67
• 4.4.3 坯料厚度對磷青銅薄板微彎曲回彈的影響67-69
• 4.4.4 晶粒尺寸對磷青銅薄板微彎曲回彈的影響69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-74
• 5.1 總結(jié)71-73
• 5.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請的專利80

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本文編號(hào)：655590