微尺度激光冲击加工可控表面形貌的成形机制及其性能研究
发布时间：2021-04-29 18:38
激光冲击加工是利用激光脉冲诱导的高压等离子冲击波实现材料强化与成形的制造技术,具有靶材应变率高、适合微零件制造、加工柔性大以及效率高等显著优点。目前,高性能可控表面形貌的制备是众多领域的研究重点,微米尺度下的金属可控形貌已在微机电系统、微传感器、微执行器、印制电路板、微反应器和热压印模具等诸多领域获得广泛应用。本论文将根据研究目的对该技术进行适当地改进和完善,从而完成高性能无轮廓铜箔、具备高温稳定性的3D微结构以及热可控表面形貌的成形,并通过实验和数值模拟的方法研究了各工艺参数对金属箔片成形质量的影响,探讨了微结构的微观成形过程与可控表面形貌的综合性能,揭示了相应的塑性形变机理、强化机制、相变过程以及多种稳定性机理。首先,系统地论述了激光冲击加工技术理论,主要包括加工原理、工艺参数调节、激光与材料的相互作用、应变率效应以及金属材料的形变机理,为随后的仿真分析和实验研究奠定了完善的理论基础。然后,分别搭建了高脉冲能量和低脉冲能量激光冲击加工实验平台。同时,针对激光冲击加工理论模型,提出了适用于本模型的数值模拟方法,并在ABAQUS中完成了仿真模型的建立。最后,完成了多种靶材性能表征方法与...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 激光冲击加工与金属箔可控表面形貌的研究动态
1.4 研究中存在的问题
1.5 主要研究内容与技术路线
1.6 本章小结
2 激光冲击加工的技术理论及实验测试方法
2.1 加工原理与工艺参数调节
2.2 激光与材料的相互作用
2.3 金属的形变机理
2.4 实验平台搭建
2.5 数值模拟方法及模型建立
2.6 表征与检测方法
2.7 本章小结
3 激光冲击平坦化加工高性能无轮廓铜箔
3.1 实验方法与材料选取
3.2 脉冲能量和搭接率对压平效果的影响
3.3 压平及形变机制研究
3.4 综合性能的测试与分析
3.5 本章小结
4 激光温冲击压印加工具有高温稳定性的3D微结构
4.1 实验方法与材料选取
4.2 3D微结构的成形与测试
4.3 微结构成形的数值模拟分析
4.4 微结构的高温稳定性测试及其机理分析
4.5 本章小结
5 激光冲击压印加工热可控表面形貌
5.1 实验方法与材料选取
5.2 成形与性能研究
5.3 热循环稳定性测试
5.4 双程形状记忆效应相变及稳定性机理分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]DZ17G定向凝固高温合金的微激光冲击强化方法与疲劳试验研究[J]. 聂祥樊,李应红,何卫锋,徐凌志,罗思海,李翔,李一鸣,田乐. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[2]激光冲击波调控NiCrBSi熔覆层表面应力状态研究[J]. 陈啸,陈志斌,张健,潘晓铭,刘文文,曹宇,朱德华,冯爱新. 应用激光. 2018(03)
[3]钛合金薄壁构件激光冲击残余应力稳定性研究[J]. 何卫锋,李翔,聂祥樊,李应红,罗思海. 金属学报. 2018(03)
[4]铜箔激光冲击微成形微观组织与残余应力研究[J]. 左慧,张凯,曹旭,叶云霞. 激光技术. 2018(01)
[5]基于SMA驱动的仿尺蠖微型机器人[J]. 单彦霞,李宇鹏. 机械设计与研究. 2017(01)
[6]温度辅助的激光冲击技术研究进展[J]. 苏纯,周建忠,孟宪凯,杨祥伟,杨炼. 表面技术. 2016(10)
[7]激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展[J]. 王桂阳,张玉波,王海斗,李国禄. 材料导报. 2016(19)
[8]激光冲击强化提高外物打伤TC4钛合金疲劳强度的试验研究[J]. 李东霖,何卫锋,游熙,张金,罗思海,杨竹芳,聂祥樊. 中国激光. 2016(07)
[9]微结构功能表面的应用及制造[J]. 杨辉,张彬,张利鹏. 航空精密制造技术. 2015(05)
[10]激光冲击强化对AZ31镁合金力学性能和组织结构的影响[J]. 张青来,王荣,张冰昕,钱阳,陈骏,洪妍鑫,吴铁丹. 中国激光. 2015(03)
博士论文
[1]金属表面超声滚压加工理论及表层力学性能研究[D]. 刘宇.天津大学 2012
[2]激光冲击强化铝合金力学性能及微观塑性变形机理研究[D]. 鲁金忠.江苏大学 2010
[3]微尺度激光冲击强化金属靶材数值模拟与实验研究[D]. 车志刚.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]激光冲击强化金属表面位错密度和晶粒尺寸的研究[D]. 张智凯.江苏大学 2016
[2]基于微模具的激光冲击压印成形技术研究[D]. 沈宗宝.江苏大学 2010
[3]AZ31B镁合金中强激光诱发冲击波的实验研究及数值模拟[D]. 于水生.江苏大学 2010
本文编号：3167971
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 激光冲击加工与金属箔可控表面形貌的研究动态
1.4 研究中存在的问题
1.5 主要研究内容与技术路线
1.6 本章小结
2 激光冲击加工的技术理论及实验测试方法
2.1 加工原理与工艺参数调节
2.2 激光与材料的相互作用
2.3 金属的形变机理
2.4 实验平台搭建
2.5 数值模拟方法及模型建立
2.6 表征与检测方法
2.7 本章小结
3 激光冲击平坦化加工高性能无轮廓铜箔
3.1 实验方法与材料选取
3.2 脉冲能量和搭接率对压平效果的影响
3.3 压平及形变机制研究
3.4 综合性能的测试与分析
3.5 本章小结
4 激光温冲击压印加工具有高温稳定性的3D微结构
4.1 实验方法与材料选取
4.2 3D微结构的成形与测试
4.3 微结构成形的数值模拟分析
4.4 微结构的高温稳定性测试及其机理分析
4.5 本章小结
5 激光冲击压印加工热可控表面形貌
5.1 实验方法与材料选取
5.2 成形与性能研究
5.3 热循环稳定性测试
5.4 双程形状记忆效应相变及稳定性机理分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]DZ17G定向凝固高温合金的微激光冲击强化方法与疲劳试验研究[J]. 聂祥樊,李应红,何卫锋,徐凌志,罗思海,李翔,李一鸣,田乐. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[2]激光冲击波调控NiCrBSi熔覆层表面应力状态研究[J]. 陈啸,陈志斌,张健,潘晓铭,刘文文,曹宇,朱德华,冯爱新. 应用激光. 2018(03)
[3]钛合金薄壁构件激光冲击残余应力稳定性研究[J]. 何卫锋,李翔,聂祥樊,李应红,罗思海. 金属学报. 2018(03)
[4]铜箔激光冲击微成形微观组织与残余应力研究[J]. 左慧,张凯,曹旭,叶云霞. 激光技术. 2018(01)
[5]基于SMA驱动的仿尺蠖微型机器人[J]. 单彦霞,李宇鹏. 机械设计与研究. 2017(01)
[6]温度辅助的激光冲击技术研究进展[J]. 苏纯,周建忠,孟宪凯,杨祥伟,杨炼. 表面技术. 2016(10)
[7]激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展[J]. 王桂阳,张玉波,王海斗,李国禄. 材料导报. 2016(19)
[8]激光冲击强化提高外物打伤TC4钛合金疲劳强度的试验研究[J]. 李东霖,何卫锋,游熙,张金,罗思海,杨竹芳,聂祥樊. 中国激光. 2016(07)
[9]微结构功能表面的应用及制造[J]. 杨辉,张彬,张利鹏. 航空精密制造技术. 2015(05)
[10]激光冲击强化对AZ31镁合金力学性能和组织结构的影响[J]. 张青来,王荣,张冰昕,钱阳,陈骏,洪妍鑫,吴铁丹. 中国激光. 2015(03)
博士论文
[1]金属表面超声滚压加工理论及表层力学性能研究[D]. 刘宇.天津大学 2012
[2]激光冲击强化铝合金力学性能及微观塑性变形机理研究[D]. 鲁金忠.江苏大学 2010
[3]微尺度激光冲击强化金属靶材数值模拟与实验研究[D]. 车志刚.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]激光冲击强化金属表面位错密度和晶粒尺寸的研究[D]. 张智凯.江苏大学 2016
[2]基于微模具的激光冲击压印成形技术研究[D]. 沈宗宝.江苏大学 2010
[3]AZ31B镁合金中强激光诱发冲击波的实验研究及数值模拟[D]. 于水生.江苏大学 2010
本文编号：3167971
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