超细晶纯铜微成形机理及充填行为研究
发布时间：2022-02-19 05:09
塑性微成形技术具有加工效率高、制造成本低、构件性能和尺寸精度良好等优点,成为微细加工领域的重要研究发展方向之一,而传统金属材料存在的尺度效应,降低微型零件尺寸精度和提高性能分散性,限制其相关应用。超细晶材料由均匀的亚微米晶粒组成,为改善微成形尺度效应提供了新思路。目前,超细晶材料在塑性加工领域的应用研究尚不深入,开展超细晶材料塑性变形行为与尺寸效应研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本文旨在研究超细晶纯铜体积微成形机理,同时拓展超细晶材料在微成形领域的应用。本文采用等通道挤压（ECAP）和高压扭转（HPT）两种工艺分别制备超细晶纯铜。在室温条件下使用内夹角为110o模具,采用Bc路径对纯铜棒料进行0-12道次等通道挤压变形,制备出平均晶粒尺寸为0.41μm、显微组织结构均匀超细晶纯铜,平均显微硬度为134 Hv。在室温下使用高压扭转设备施加载荷6 GPa、转速1 rpm,对纯铜圆片试样经过0-10转加工,制备出平均晶粒尺寸为0.25μm、显微组织结构均匀的超细晶纯铜材料,平均显微硬度为140 Hv。两种工艺制备的超细晶纯铜均具有一定的简单剪切织构。基于搭建的原位微拉伸数字图像相关测试...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 塑性微成形技术研究现状
1.2.1 塑性微成形技术
1.2.2 尺度效应
1.3 超细晶材料塑性变形行为研究现状
1.3.1 超细晶材料制备
1.3.2 超细晶材料力学性能
1.3.3 超细晶材料非均匀变形行为
1.3.4 超细晶材料断裂行为
1.4 超细晶材料微成形工艺研究现状
1.5 本文的主要研究内容
第2章 超细晶纯铜材料制备与表征
2.1 引言
2.2 等通道挤压工艺制备超细晶纯铜
2.2.1 工艺路线
2.2.2 显微组织结构
2.2.3 显微硬度测试
2.3 高压扭转工艺制备的超细晶纯铜
2.3.1 工艺路线
2.3.2 显微组织结构
2.3.3 显微硬度测试
2.4 剧烈塑性变形晶粒细化机制
2.4.1 两种超细晶的差别
2.4.2 晶粒细化机制
2.5 本章小结
第3章 超细晶纯铜微型试样塑性变形行为研究
3.1 引言
3.2 实验方案
3.2.1 微拉伸实验
3.2.2 微压缩实验
3.3 超细晶纯铜微拉伸变形行为研究
3.3.1 局部应变分布演变规律
3.3.2 应变局域化成因
3.3.3 塑性变形机制
3.4 超细晶纯铜微压缩变形行为研究
3.4.1 流动应力曲线
3.4.2 试样形貌特征
3.4.3 显微组织演变规律
3.4.4 室温应变软化模型
3.5 本章小结
第4章 超细晶纯铜塑性断裂机理研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 研究方案
4.2.2 X射线同步辐射技术
4.3 超细晶纯铜微拉伸断裂行为研究
4.3.1 断口形貌特征
4.3.2 表面裂纹演变规律
4.3.3 内部孔洞演化规律
4.4 超细晶纯铜裂纹/孔洞演化机制
4.4.1 裂纹/孔洞萌生和扩展行为
4.4.2 剪切织构诱导断裂机制模型
4.5 本章小结
第5章 超细晶纯铜微成形尺度效应机理研究
5.1 引言
5.2 实验方案
5.2.1 微拉伸尺度效应
5.2.2 微压缩尺度效应
5.3 塑性微成形流动应力尺寸效应理论分析
5.4 超细晶纯铜微拉伸尺寸效应
5.5 超细晶纯铜微压缩尺度效应
5.5.1 介观尺度微压缩尺寸效应
5.5.2 微观尺度微压缩尺寸效应
5.6 本章小结
第6章 超细晶纯铜微成形充填行为研究
6.1 引言
6.2 超细晶纯铜阵列微通道填充性能评价
6.2.1 实验方案
6.2.2 超细晶纯铜阵列微通道填充行为研究
6.2.3 超细晶纯铜阵列微通道填充质量分析
6.3 超细晶纯铜微型齿轮模锻工艺研究
6.3.1 实验方案
6.3.2 微型齿轮成形工艺有限元模拟分析
6.3.3 超细晶纯铜微型齿轮成形工艺实验研究
6.3.4 超细晶纯铜微型齿轮成形质量分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]升温速率对7B04铝合金板材晶粒组织和超塑性的影响[J]. 陈敏,叶凌英,孙大翔,杨涛,王国玮,张新明. 材料工程. 2017(03)
博士论文
[1]Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5合金过冷液相区本构关系及微充填行为研究[D]. 程思锐.哈尔滨工业大学 2016
[2]钛基层状复合材料的反应合成及其室温变形机制研究[D]. 吴昊.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于X射线成像研究PLGA微球的三维结构及性能[D]. 王大江.中国科学技术大学 2014
[4]纯镍微成形流动应力尺寸效应及充填行为研究[D]. 王传杰.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于AFM和DIC的纳米尺度变形测量技术研究[D]. 张博文.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3632278
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 塑性微成形技术研究现状
1.2.1 塑性微成形技术
1.2.2 尺度效应
1.3 超细晶材料塑性变形行为研究现状
1.3.1 超细晶材料制备
1.3.2 超细晶材料力学性能
1.3.3 超细晶材料非均匀变形行为
1.3.4 超细晶材料断裂行为
1.4 超细晶材料微成形工艺研究现状
1.5 本文的主要研究内容
第2章 超细晶纯铜材料制备与表征
2.1 引言
2.2 等通道挤压工艺制备超细晶纯铜
2.2.1 工艺路线
2.2.2 显微组织结构
2.2.3 显微硬度测试
2.3 高压扭转工艺制备的超细晶纯铜
2.3.1 工艺路线
2.3.2 显微组织结构
2.3.3 显微硬度测试
2.4 剧烈塑性变形晶粒细化机制
2.4.1 两种超细晶的差别
2.4.2 晶粒细化机制
2.5 本章小结
第3章 超细晶纯铜微型试样塑性变形行为研究
3.1 引言
3.2 实验方案
3.2.1 微拉伸实验
3.2.2 微压缩实验
3.3 超细晶纯铜微拉伸变形行为研究
3.3.1 局部应变分布演变规律
3.3.2 应变局域化成因
3.3.3 塑性变形机制
3.4 超细晶纯铜微压缩变形行为研究
3.4.1 流动应力曲线
3.4.2 试样形貌特征
3.4.3 显微组织演变规律
3.4.4 室温应变软化模型
3.5 本章小结
第4章 超细晶纯铜塑性断裂机理研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 研究方案
4.2.2 X射线同步辐射技术
4.3 超细晶纯铜微拉伸断裂行为研究
4.3.1 断口形貌特征
4.3.2 表面裂纹演变规律
4.3.3 内部孔洞演化规律
4.4 超细晶纯铜裂纹/孔洞演化机制
4.4.1 裂纹/孔洞萌生和扩展行为
4.4.2 剪切织构诱导断裂机制模型
4.5 本章小结
第5章 超细晶纯铜微成形尺度效应机理研究
5.1 引言
5.2 实验方案
5.2.1 微拉伸尺度效应
5.2.2 微压缩尺度效应
5.3 塑性微成形流动应力尺寸效应理论分析
5.4 超细晶纯铜微拉伸尺寸效应
5.5 超细晶纯铜微压缩尺度效应
5.5.1 介观尺度微压缩尺寸效应
5.5.2 微观尺度微压缩尺寸效应
5.6 本章小结
第6章 超细晶纯铜微成形充填行为研究
6.1 引言
6.2 超细晶纯铜阵列微通道填充性能评价
6.2.1 实验方案
6.2.2 超细晶纯铜阵列微通道填充行为研究
6.2.3 超细晶纯铜阵列微通道填充质量分析
6.3 超细晶纯铜微型齿轮模锻工艺研究
6.3.1 实验方案
6.3.2 微型齿轮成形工艺有限元模拟分析
6.3.3 超细晶纯铜微型齿轮成形工艺实验研究
6.3.4 超细晶纯铜微型齿轮成形质量分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]升温速率对7B04铝合金板材晶粒组织和超塑性的影响[J]. 陈敏,叶凌英,孙大翔,杨涛,王国玮,张新明. 材料工程. 2017(03)
博士论文
[1]Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5合金过冷液相区本构关系及微充填行为研究[D]. 程思锐.哈尔滨工业大学 2016
[2]钛基层状复合材料的反应合成及其室温变形机制研究[D]. 吴昊.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于X射线成像研究PLGA微球的三维结构及性能[D]. 王大江.中国科学技术大学 2014
[4]纯镍微成形流动应力尺寸效应及充填行为研究[D]. 王传杰.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于AFM和DIC的纳米尺度变形测量技术研究[D]. 张博文.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3632278
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