Ni-Co纳米晶箔材高温微成形性能研究

发布时间：2017-09-04 09:42

  本文关键词：Ni-Co纳米晶箔材高温微成形性能研究

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【摘要】：纳米材料因其特殊的结构而具有超塑性能,这一性能的研究已成为科研领域中的重要研究方向。同时,微机电系统(MEMS)不断地发展使得微成形技术的研究越来越不可或缺。本文采用脉冲电沉积法制备了Ni-Co箔材,研究了箔材的组织结构以及高温塑性性能。通过对箔材刚性凸模拉深成形及5083AL软凸模拉深成形过程的有限元模拟,研究了不同成形工艺下箔材高温成形规律。通过箔材高温微阵列拉深成形实验研究了材料的超塑微成形性能,分析不同成形工艺及参数对箔材微阵列拉深成形规律的影响。通过控制沉积时间获得不同厚度纳米晶Ni-Co箔材。借助扫描电子显微镜观察其表面平整致密,借助透射电子显微镜、X射线衍射仪等设备分析得晶粒尺寸在15~50nm。通过高温拉伸实验研究了材料的高温塑性性能,箔材在初始应变速率1.67×10-3s-1、拉伸温度500℃时延伸率最大为485%,并通过应变速率突变法求得此条件下材料常数K为750、应变速率敏感系数m为0.532。通过有限元分析刚性凸模高温拉深成形,拉应力最大值出现在凸模圆角与凹模直段相切处,为拉深成形件的易断部位;软凸模(5083AL)高温拉深成形,拉应力最大处出现在凹模圆角向凹模直段过渡处,为拉深成形件的易断部位。采用5x5微阵列拉深成形模具,在不同成形方案下分别进行刚性凸模与软凸模拉深成形实验,获得质量较优刚性凸模成形件的成形温度为500℃、成形速率为0.025mm/min、箔材厚度为60μm、高径比为0.67;质量较优的软凸模拉深成形件的成形温度为550℃、凹模直径0.8mm、满载荷拉深次数为2次、箔材厚度为60μm、高径比为0.66。刚性凸模与软凸模成形件箔材壁厚分布有明显差异且与有限元模拟中壁厚分布规律一致。SEM观察发现,成形件断裂机制为沿晶断裂。
【关键词】：电沉积 纳米晶 超塑性 微成形 软模成形
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.15
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 纳米材料10-15
• 1.2.1 金属纳米材料制备方法10-12
• 1.2.2 电沉积制备纳米材料12-13
• 1.2.3 纳米材料的性能研究13-15
• 1.4 塑性微成形技术的研究15-17
• 1.4.1 塑性微成形技术国内外发展研究现状15-16
• 1.4.2 塑性微成形工艺未来的发展16-17
• 1.5 塑性软模成形技术的研究17-19
• 1.6 选题意义与研究内容19-20
• 第2章 纳米NI-CO箔材的脉冲电沉积法制备及高温塑性分析20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 实验材料与实验方法20-24
• 2.2.1 电沉积实验设备20-21
• 2.2.2 电解液成分21-22
• 2.2.3 电极材料以及实验前处理22
• 2.2.4 电沉积材料制备过程22-24
• 2.3 脉冲电沉积制备的纳米晶箔材分析24-27
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）分析24-26
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析26-27
• 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）分析27
• 2.4 箔材高温塑性分析27-34
• 2.4.1 高温拉伸试验27-29
• 2.4.2 实验结果的分析与讨论29-34
• 2.5 本章小结34
• 第3章 纳米NI-CO箔材的微拉深成形有限元模拟34-43
• 3.1 引言34-35
• 3.2 MSC.MARC软件介绍35
• 3.3 MARC超塑性分析模块35
• 3.4 纳米NI-CO箔材高温阵列微拉深成形过程的有限元模拟35-42
• 3.4.1 模具几何模型的建立35-36
• 3.4.2 有限元分析参数设置36-37
• 3.4.3 刚性凸模拉深成形有限元模拟结果及分析37-40
• 3.4.4 软凸模（5083AL）拉深成形有限元模拟结果及分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 纳米NI-CO箔材微阵列高温拉深成形实验43-65
• 4.1 引言43
• 4.2 设备与材料43-46
• 4.2.1 模具43-45
• 4.2.2 加热装置与加载装置45
• 4.2.3 实验材料45-46
• 4.3 微阵列高温拉深成形实验46-49
• 4.3.1 刚性凸模拉深成形46-48
• 4.3.2 软凸模拉深成形48-49
• 4.4 成形件测量与质量分析49-63
• 4.4.1 工艺参数对微阵列高温拉深成形的影响49-61
• 4.4.2 拉深件断口分析61-62
• 4.4.3 成形件壁厚分布规律62-63
• 4.5 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-71
• 致谢71

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王玉魁;费翔;迟关心;王振龙;单德彬;;微冲压模具冲模的微细电火花加工方法[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

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本文编号：790742