超细晶纯铜T型微镦挤变形行为及微观组织演变

摘要

微系统技术以及微机电系统的迅速崛起，带动当前工业朝着小型化、微型化的方向发展。而利用传统工业材料生产微型零件时，由于晶粒尺寸与微型零件的某一维度尺寸相当，出现明显的尺寸效应，从而在实际生产中影响成形件最终的尺寸精度，提高生产成本，且降低了生产效率。研究表明，利用超细晶材料生产微型零件时，上述缺点可得到明显改善，极大的提高了生产效率和产品质量，为微成形技术的发展铺平了道路。
　　与传统的压缩实验相比，T型微镦挤实验具有模具结构简单、操作方便等优势，金属内部同时进行挤压变形和压缩变形，材料内部变形剧烈，且可利用同一组模具对不同尺寸的试样进行实验。因此，本文首先利用等径角挤压工艺制备超细晶纯铜材料，利用Deform-3D有限元分析软件模拟T型微镦挤变形行为，并在室温及高温条件下对超细晶纯铜进行T型微镦挤实验，分析在热力场耦合作用下超细晶纯铜微观组织演变规律。
　　在 T型微镦挤变形过程中，根据金属材料的流动规律，可将变形分成两个阶段：第一阶段，试样向凹模型腔内部的流动速度大于向凹模两侧的流动速度，此时材料以挤压变形为主，压缩变形为辅；第二阶段，试样向凹模两侧测流动速度大于向型腔内部的流动速度，此时材料以压缩变形为主，挤压变形为辅。
　　通过有限元分析及实验结果表明：凹模型腔参数对 T型微镦挤变形时的变形力、挤压筋高度及高宽比λ有显著影响，凹模表面粗糙度对变形第一阶段的变形力影响不大，但在变形的第二阶段，变形力随表面粗糙度的增加而增大；凹模圆角半径和开口角度对整个T型微镦挤变形中的变形力都有显著影响，随着凹模圆角半径和开口角度的增加而变大；挤压筋高度及高宽比λ随凹模表面粗糙度、圆角半径及开口角度的增大而线性降低。
　　随着变形温度的升高，由于变形时超细晶纯铜发生动态回复和动态再结晶，变形力逐渐下降；当变形温度低于200℃时，超细晶纯铜内部发生动态回复，变形力和高宽比缓慢降低，但是挤压筋高度缓慢增大，晶粒长大不明显；当变形温度高于250℃时，变形力迅速降低，挤压筋高度和高宽比λ迅速增大，晶粒长大明显，当变形温度达到400℃时，平均晶粒尺寸由0.44μm长大到3.4μm。

目录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 超细晶材料制备研究现状

1.3 超细晶材料力学性能及组织演变研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 测试方法

第3章 超细晶纯铜T型微镦挤变形过程有限元分析

3.1 引言

3.2 有限元模拟参数

3.3 有限元模拟结果分析

3.4 本章小结

第4章 超细晶纯铜T型微镦挤变形行为研究

4.1 引言

4.2 变形载荷对T型微镦挤变形行为的影响

4.3 型腔参数对T型微镦挤变形行为的影响

4.4 变形温度对纯铜T型微镦挤变形的影响

4.5 不同变形温度下T型端面的显微硬度分布规律

4.6 有限元模拟与微镦挤实验对比

4.7 本章小结

第5章 超细晶纯铜T型微镦挤微观组织演变

5.1 引言

5.2 超细晶纯铜T型微镦挤变形不同区域微观组织

5.3 变形程度对T型微镦挤变形微观组织的影响

5.4 变形温度对T型微镦挤变形微观组织的影响

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢