基于形变的QA17铜合金微观组织演变及性能研究

发布时间：2020-06-19 12:58

【摘要】：在半导体集成电路微细加工技术和超精密塑性加工技术高速发展的形势下,MEMS融合了电子技术和机械特性,成为各重大科技领域及军事领域的热门研究课题。MEMS是将微型机械元件与电子电路集成在同一芯片上,而微型平面弹簧作为其中的微型传感器,起传递力、位移和能量的作用。铝青铜不仅具有良好的力学性能和抗疲劳性能,又可以通过热处理和形变改性,是微弹簧理想的制备材料。本文以高强度QA17铜合金为原材料,研究固溶处理和轧制对QA17铜合金的微观组织和室温力学性能的影响,探索轧制对铝青铜强度和塑性等力学性能的影响规律,研究不同试样特征尺寸下的尺寸效应,为高疲劳性能平面微型弹簧的制备提供必要的理论依据。本文主要结论如下:QA17铜合金的最佳固溶处理工艺为850°C+5h。在此工艺下,相比铸态时伸长率提高了 85%,塑性明显改善,具有良好的塑性和强度配合。经过固溶处理合金相组成由α+K+γ2变为α+β'+κ。α相所占的百分比对合金延伸率和塑性贡献最大,β'相的占比对合金的硬度影响最大,而κ相的占比对合金的抗拉强度和屈服强度影响最为显著。850。C-5h时,α相的占比达到最大值65.36%,此时延伸率最大为21.4%;950。C-5h时,β'相含量最多为54.24%,此时硬度最大为89.2HRB。提高合金冷变形能力要从增加α相占比入手。纤维组织可以明显提高零件疲劳寿命,而轧制是获得纤维组织简单有效的方式。铝青铜在冷轧过程中,随着变形量增加,晶粒的长径变大,α相沿轧制方向延伸而呈纤维状分布。轧后铜合金板材产生典型的板织构,形成明显的择优分布,变形量较大时,变形织构的择优程度较高,相应地加工硬化指数达到0.28,为铸态的2.3倍,变形能力较差。因此平面微型弹簧成形时应该选择合适的轧制变形量,既能利用纤维组织对零件性能的改善,又便于成形。铝青铜在拉伸实验中存在尺寸效应现象,晶粒尺寸和试样厚度会影响材料的强度和和延伸率。强度对厚度变化尤其敏感,随着厚度减小,铝青铜屈服强度和抗拉强度增加,延伸率减小,厚度越小时强度变化幅度越大。铝青铜在微成形过程中必须考虑尺寸效应对加工工艺和工件性能的影响。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.11
【图文】：

安全系统,引信

硕士专变形或者意外断裂，而失去应有的作用。ＭＥＭＳ器件可靠性义且刻不容缓的任务。逡逑如微传感器和微执行器等ＭＥＭＳ器件中，作为其重要构件之用性能和疲劳寿命极大的影响了整体的可靠性。因此提高ＭＥ要从提高微弹簧的性能入手。ＳＵ－８胶和硅基材料常被用来制其本身力学性能不足，制备出来的弹簧在大载荷下工作性能也材料除力学性能优良，还可以通过热处理和塑性变形强化，同能，是用来制备ＭＥＭＳ用微弹簧的理想材料。逡逑中，常利用塑性加工中形成的纤维组织提高机械零件的疲劳寿由于纤维流线分布合理寿命明显高于切削加工件。而在平面微呈纤维状分布，并全部平行于工作表面时，则平面微弹簧的寿步提高。综上，寻找一种合适的制备平面微型弹簧的金属材料，成与取向变化规律，对于提高微弹簧性能和微系统的可靠性是

微成形,微弯曲,成形,微型零件

邋今、逡逑痛々逡逑图１．３微成形技术制造的微型零件ａ）微型弹簧ｂ）微体积成形的零件逡逑１．３．２常见微塑性成形技术逡逑微成形技术主要有包括微体积成形（微挤压、微弯曲［３２］、微锻造等）和微薄板成逡逑形（微冲压、微拉深、微压印、微镦粗等）。随着微成形技术的发展，由于某些微型逡逑零部件材质和加工条件等的限制，在成形过程中越来越多的需要多种微成形技术或与逡逑－Ｋ他成形技术相结合，微成形技术的组合运用是今后微成形技术的发展趋势。逡逑４逡逑

【参考文献】