微尺度下纯铜箔的力学性能及弯曲回弹研究

发布时间：2017-10-08 13:01

  本文关键词：微尺度下纯铜箔的力学性能及弯曲回弹研究

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【摘要】：近年来,随着电子工业和精密机械及装置的高速发展,微细零件在电子、通讯、医疗、航空航天等领域中的应用愈加广泛。微塑性成形技术以其少无切削加工、低成本、高效率、高产量、产品性能好等优点成为微细零件批量化生产的首选加工方法。然而,由于试样尺寸的微小化,金属箔板成形过程中材料的成形机理和变形规律不同于宏观成形,表现出强烈的尺寸效应,制约了微板料成形技术的发展。因此,对微尺度下材料力学性能的尺寸效应进行研究,对促进金属箔板微成形技术的发展具有重要的意义。本文以T2纯铜箔为实验材料,通过热处理实验和单向微拉伸实验研究轧制态各向异性、坯料厚度、晶粒尺寸、氧化膜等对微尺度下材料力学性能的影响规律。拉伸实验结果表明：对于原始轧制态的纯铜箔,当试样取向相同时,随坯料厚度减薄,屈强比增加,延伸率下降；当坯料厚度相同时,平行于轧制方向的试样的力学性能要优于垂直于轧制方向的力学性能。对于高温保护气氛下退火处理后的纯铜箔,坯料厚度不变时,材料流动应力随晶粒尺寸的增大而减小：热处理工艺相同时,不同厚度的纯铜箔表现出两种不同的尺寸效应：t0.05mm时,表现出“越小越弱”的尺寸效应现象,t0.05mm,表现出“越小越强”的尺寸效应现象。对于低温不同气氛下退火处理后的纯铜箔,氧化退火后的材料的流动应力要高于真空退火后的材料,说明氧化膜在微成形中对材料的力学性能有显著影响。本文利用ABAQUS软件构建了V形自由弯曲有限元模型,采用拉伸实验获得的材料本构模型,对纯铜箔微弯曲成形及回弹过程进行了模拟,研究了坯料厚度、晶粒尺寸、氧化膜、凸模圆角半径等对弯曲回弹的影响规律,并且给出了减小弯曲回弹的措施。模拟结果表明：弯曲件的回弹量随坯料厚度的减小而增大,厚度越薄,回弹量的增加速度越快,表现出一定的尺寸效应；回弹量随晶粒尺寸的增大而减小,随相对厚度的增大而增大；回弹量随着凸模圆角半径的增大而增大；氧化膜的存在也会一定程度上增加弯曲回弹量。
【关键词】：纯铜箔 微板料成形 尺寸效应 回弹
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 微板料成形工艺研究现状11-15
• 1.2.1 微拉深11-13
• 1.2.2 微冲裁13-14
• 1.2.3 微弯曲14-15
• 1.3 微塑性成形的尺寸效应研究15-21
• 1.3.1 力学性能尺寸效应16-20
• 1.3.2 摩擦尺寸效应20-21
• 1.4 微板料成形的数值模拟研究21-22
• 1.5 本课题的意义和主要研究内容22-25
• 第2章 纯铜箔热处理工艺及微观组织25-33
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料及热处理工艺25-26
• 2.3 热处理实验设备及试样制备26-28
• 2.3.1 热处理实验设备26-27
• 2.3.2 试样制备27-28
• 2.4 高温保护气氛退火热处理工艺及其微观组织28-30
• 2.5 氧化退火热处理工艺及其微观组织30-32
• 2.6 小结32-33
• 第3章 纯铜箔微拉伸实验研究33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 实验设备选择及试样制备33-36
• 3.3 微拉伸实验方法36
• 3.4 微拉伸实验结果及分析36-50
• 3.4.1 轧制变形量对力学性能的影响36-40
• 3.4.2 轧制方向对力学性能的影响40-41
• 3.4.3 晶粒尺寸和坯料厚度对力学性能的影响41-46
• 3.4.4 氧化膜对力学性能的影响46-50
• 3.5 本章小结50-53
• 第4章 纯铜箔微弯曲回弹的数值模拟53-69
• 4.1 引言53
• 4.2 ABAQUS软件介绍53-54
• 4.3 纯铜箔微弯曲有限元数值模拟模型的构建54-57
• 4.3.1 几何模型的建立54
• 4.3.2 单元类型的选择54
• 4.3.3 本构方程的建立54-55
• 4.3.4 接触条件和约束的处理55-56
• 4.3.5 有限元算法选择及回弹计算56-57
• 4.4 微弯曲回弹模拟结果与分析57-65
• 4.4.1 坯料厚度对微弯曲回弹的影响57-59
• 4.4.2 晶粒尺寸对微弯曲回弹的影响59-61
• 4.4.3 氧化膜对微弯曲回弹的影响61-64
• 4.4.4 凸模圆角半径对微弯曲回弹的影响64-65
• 4.5 减小微弯曲回弹的措施65-66
• 4.6 本章小结66-69
• 第5章 结论与展望69-73
• 5.1 结论69-70
• 5.2 展望70-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 附件80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘联群,马广慧;板料弯曲的弹复现象[J];电子工艺技术;2004年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 周健;铜箔力学性能的尺寸效应及微拉深成形研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 林晓娟;微厚度板料成形数值模拟建模及弯曲回弹的尺寸效应研究[D];山东大学;2014年

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本文编号：994150