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T2紫铜微挤压尺寸效应研究

作　者: 王传杰
导　师: 郭斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 微成形 微挤压 单位挤压力尺寸效应 塑性流动 组织演变
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着微机电系统和微系统技术的迅速发展和逐步进入实用化,对微型零件的需求日益增加,迫切需要开发一种高效、低成本、批量制造微型构件的加工方法。继承了传统塑性成形优点的塑性微成形技术,具有成形效率高、材料利用率高、成本低、工艺简单以及成形零件性能好和精度高等特点,非常适合微型零件的低成本批量制造。塑性微成形技术中的微挤压工艺非常适宜加工工业中应用的微型电机轴、集成电路载波触针等,因此,开展微挤压研究对于此类零件的低成本批量化生产具有较高理论和工程价值。本课题采用DEFORM-2D软件和自定义材料模型模拟了凹模锥角、挤压速度对挤压过程的影响,模拟结果表明,随着凹模锥角越小,挤压力越小,塑性流动越均匀。据此并结合微成形特点设计了研究坯料直径、晶粒尺寸以及挤压温度等对微正挤压影响的实验方案,根据模拟结果和考虑到方便取出微挤压件设计了锥角较小的分瓣凹模,采用本课题组研制的微成形系统进行微挤压实验。实验结果表明,随着坯料直径减小,材料单位挤压力降低,但当坯料直径减小到0.5mm时,单位挤压力反而呈上升趋势;随着晶粒尺寸增大,材料单位挤压力降低,但对于直径为0.5mm坯料,单位挤压力反而呈上升趋势,主要由于变形区内晶粒数目减小,变形协调性变差所致,并用所建立的多晶体为挤压模型进行解释;通过采用SEM、激光共聚焦显微镜以及金相显微镜等对微挤压件的表面形貌、微观组织进行了观察和分析,分析表明,内层金属流动快于外层金属,且随着坯料直径减小,内外曾金属流动差别增大;微观组织分析表明,挤压件纵向和横向组织分布不均匀,在挤压件尾部和端部保持着挤压前的组织,而中部为纤维组织,外层组织较内层组织细密,组织主要与该部分变形程度有关。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 微成形在国内外研究现状  10-12
  1.3 微成形尺寸效应研究  12-15
    1.3.1 流动应力尺寸效应  13-14
    1.3.2 摩擦尺寸效应  14-15
  1.4 体积微成形研究进展  15-19
    1.4.1 微锻造体积成形  16-17
    1.4.2 微挤压体积成形  17-19
  1.5 本课题的研究内容及目的和意义  19-21
第2章 微挤压过程数值模拟分析  21-27
  2.1 引言  21
  2.2 T2 紫铜压缩应力-应变曲线  21-22
  2.3 微挤压成形过程数值模拟  22-26
    2.3.1 模拟方案制定  22-23
    2.3.2 凹模锥角对挤压力的影响  23
    2.3.3 凹模锥角对挤压缺陷的影响  23-24
    2.3.4 挤压过程中等效应变分析  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 微挤压成形实验设计  27-36
  3.1 引言  27
  3.2 实验方案设计  27-28
    3.2.1 坯料直径尺寸的影响  27-28
    3.2.2 坯料晶粒尺寸的影响  28
    3.2.3 坯料晶粒尺寸的影响  28
  3.3 微挤压模具设计与加工  28-30
  3.4 微成形实验系统  30-33
    3.4.1 微挤压实验设备  30-32
    3.4.2 加热及温控装置  32-33
  3.5 实验坯料的制备  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章 紫铜微挤压成形尺寸效应研究  36-48
  4.1 引言  36
  4.2 正向挤压受力分析  36-40
    4.2.1 凹模工作带部分受力分析  37
    4.2.2 锥形部分受力分析  37-39
    4.2.3 直筒部分受力分析  39-40
  4.3 微挤压成形过程中的变形过程分析  40-41
  4.4 单位微挤压力尺寸效应研究  41-46
    4.4.1 坯料直径尺寸对单位微挤压力的影响  42-43
    4.4.2 坯料晶粒尺寸对单位微挤压力的影响  43-45
    4.4.3 挤压温度对单位微挤压力的影响  45-46
    4.4.4 多晶体微挤压模型  46
  4.5 本章小结  46-48
第5章 微挤压件表面形貌与微观组织分析  48-58
  5.1 引言  48
  5.2 紫铜微挤压成形件表面形貌分析  48-52
    5.2.1 微挤压成形件挤出端相对凸起度分析  49-51
    5.2.2 微挤压成形件表面质量分析  51-52
  5.3 紫铜微挤压件组织形貌分析  52-56
    5.3.1 挤压件组织分析  53-54
    5.3.2 挤压件纵向截面组织分析  54-55
    5.3.3 挤压件横向截面组织分析  55-56
  5.4 本章小结  56-58
结论  58-59
参考文献  59-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 挤压 > 有色金属及合金挤压
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