超细晶纯铝微挤压变形行为与微观组织演变规律研究

摘要

微系统技术和微机电系统，在近期快速发展并逐步投入到实际应用当中，微型零件在应用中更加受重视。微型热交换器、微型反应器、微型电机、光学传感器等微机电系统的重要零件，在微机电系统中的微结构的制造技术成为广大科研工作者的关注重点，超精密机械加工、LIGA、刻蚀等微器件制造技术在可加工材料种类、成本、加工效率方面存在不同程度的进步空间。塑性微挤压具有着重复性好、成形件机械性能优异、成本低、效率高、工艺简单等特点，因此研究微挤压技术有着充足的必要性。
　　本课题利用等通道转角挤压法制备微挤压实验原始坯料，并通过显微硬度测量和电子背散射衍射显微观察研究材料组织性能，发现晶粒的细化是主要通过发生在凹模内拐角处的剪切变形使材料内部形成小角晶界、大角晶界。对实验坯料进行压缩实验发现与粗晶相比超细晶材料对压缩速率更为敏感，同时其成形精度更高。
　　基于有限元数值分析模拟软件DEFORM-3D10.2对微挤压过程进行三维数值模拟，发现随着凹模锥角越来越大，挤压力越来越大，锥角区域塑性流动越来越差；另外对微挤压过程应力应变速度场进行分析，发现应力在锥角区域集中，在已变形区外端应变值较大，坯料上部的速度值是大于坯料下部速度值的。
　　通过进行微挤压实验，介绍了实验模具和实验设备在实验中作用，研究了不同坯料几何尺寸、不同坯料晶粒情况、不同挤压速度对实验结果的影响并分析，发现当坯料直径减小时，单位挤压力曲线下降，当坯料直径减小到1mm时，出现了单位挤压力上升的尺度效应现象，并给予了合理解释。
　　在对微挤压件的电子背散射衍射显微组织分析中发现，挤压件可被划分为未变形区、变形区、已变形区，挤压件接近锥角部分晶粒变形剧烈，晶粒尺寸和模具尺寸之比越大则变形协调性越差的规律，连续挤压棒料在热处理温度300℃以上时其热稳定性下降。

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2尺度效应研究现状

1.3微挤压与ECAP研究情况

1.4微成形技术研究现状

1.5本课题的研究内容及目的和意义

第2章 微挤压实验坯料制备与表征

2.1引言

2.2实验坯料等通道转角挤压法制备工艺

2.3 ECAP试样微观组织演变分析

2.4超细晶纯铝微压缩变形行为及表面形貌研究

2.5本章小结

第3章 超细晶纯铝微挤压变形行为研究

3.1 引言

3.2微挤压成形过程数值模拟

3.3实验模具与设备

3.4实验方案设计及实验结果分析

3.5本章小结

第4章 超细晶纯铝微挤压过程微观组织演变规律研究

4.1 引言

4.2 微挤压件微观组织分析

4.3 超细晶纯铝挤压棒料热稳定性研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢