AZ31镁合金轧制箔材微成形尺寸效应研究

发布时间：2017-06-09 09:10

  本文关键词：AZ31镁合金轧制箔材微成形尺寸效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来人们对微型化产品的需求不断增长，微型化技术不断发展。气压微胀形是一种非常优良的微塑性成形技术，其成本低，无凸模，适合产品的批量化生产；气压微胀形技术的研究正逐渐引起人们的关注。尺寸效应现象是微塑性成形不同于宏观塑性成形的特殊现象，本文通过实验研究了AZ31镁合金轧制箔材在室温微拉伸和气压微胀形中的尺寸效应现象。 对厚度0.1mm的箔材进行了随炉冷却和空冷两种冷却方式的热处理实验，，在实验中通过改变保温时间、加热温度的方式获得了晶粒尺寸2.5～10.0μm的镁合金箔材。 采用Instron3343型电子万能材料试验机用4.17×10~(-4)s~(-1)～4.17×10~(-3)s~(-1)的应变速率进行了晶粒尺寸1.2～10μm、厚度0.05～0.1mm的AZ31镁合金轧制箔材的室温微拉伸实验，实验结果表明微拉伸实验中材料抗拉强度小于宏观相同条件下的抗拉强度，存在尺寸效应现象；微拉伸实验中材料的厚度越小、晶粒尺寸越大，材料的强度和延伸率越小，表现为越小越弱的尺寸效应现象，而应变速率不表现出尺寸效应。通过表面层模型对材料力学性能中的尺寸效应现象进行了解释，并从晶粒内部与晶界间变形的角度分析了材料延伸率的尺寸效应现象。 在380℃下进行了不同箔材厚度、零件直径和晶粒尺寸的AZ31镁合金半球件的气压微胀形实验，利用激光共聚焦显微镜测量胀形件高度并进而推导出气压微胀形时的流动应力与应变的关系，研究了箔材厚度、零件直径和晶粒尺寸引起的尺寸效应现象。实验发现：与宏观气压胀形相比，相同应变的气压微胀形的流动应力增大，表现为愈小愈强的尺寸效应。零件直径越小，流动应力越大；箔材厚度越小，流动应力越大；材料晶粒尺寸越小，流动应力越大，但相同应变下应力差距逐渐缩小。通过应变梯度硬化理论对气压微胀形中的尺寸效应现象进行了解释。 利用光学显微镜观察了AZ31镁合金轧制箔材气压微胀形件的壁厚分布和显微组织，研究了气压微胀形中组织流动的尺寸效应现象。实验显示：相同高径比下，气压微胀形件的壁厚分布要比宏观胀形件均匀，存在组织流动的尺寸效应现象；零件直径越小、箔材厚度越小、原始晶粒尺寸越大，胀形件的壁厚分布越均匀；胀形过程中胀形件顶端减薄速率在一定时间后下降，其他位置减薄速率上升，胀形件壁厚随胀形进行逐渐均匀化。通过应变梯度硬化理论和组织演变分析了胀形件组织流动的尺寸效应现象。
【关键词】：气胀微成形 尺寸效应 拉伸实验 轧制箔材 AZ31镁合金
【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】：2013
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 微成形概述11-17
• 1.2.1 微成形技术简介12
• 1.2.2 微成形工艺分类12-15
• 1.2.3 微成形应用前景15
• 1.2.4 国内微成形研究现状15-17
• 1.3 微胀形技术的研究现状17-18
• 1.4 尺寸效应研究综述18-22
• 1.4.1 尺寸效应分类19
• 1.4.2 尺寸效应研究进展19-21
• 1.4.3 尺寸效应理论21-22
• 1.5 选题意义及主要研究内容22-24
• 第2章 实验准备24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 实验材料24
• 2.3 气压胀形实验设备及过程24-26
• 2.4 微胀形件尺寸测量设备26-27
• 2.5 金相实验27-28
• 2.5.1 试件制备27-28
• 2.5.2 组织观察28
• 2.6 热处理实验28-30
• 2.6.1 热处理实验方案28
• 2.6.2 热处理实验结果28-30
• 2.7 气压胀形实验方案30
• 2.8 本章小结30-31
• 第3章 镁合金轧制箔材室温微拉伸强度的尺寸效应31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 微拉伸实验方案和结果31-33
• 3.3 微拉伸实验中的尺寸效应33-35
• 3.3.1 箔材厚度变化引起的尺寸效应33-34
• 3.3.2 箔材晶粒尺寸引起的尺寸效应34-35
• 3.4 尺寸效应现象分析35-37
• 3.4.1 壁厚变化引起的尺寸效应现象分析35-36
• 3.4.2 晶粒变化引起的尺寸效应现象分析36-37
• 3.5 应变速率对强度和延伸率的影响37
• 3.6 本章小结37-39
• 第4章 气压微胀形流动应力尺寸效应研究39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 气压微胀形实验的测量与计算39-41
• 4.3 凹模直径的流动应力应变尺寸效应研究41-43
• 4.3.1 凹模直径变化引起的尺寸效应41-42
• 4.3.2 凹模直径引起的尺寸效应分析42-43
• 4.4 箔材厚度引起的流动应力尺寸效应研究43-45
• 4.4.1 箔材厚度变化的尺寸效应43-44
• 4.4.2 箔材厚度变化引起的尺寸效应分析44-45
• 4.5 晶粒尺寸的流动应力尺寸效应研究45-47
• 4.5.1 晶粒尺寸引起的尺寸效应45-46
• 4.5.2 晶粒尺寸变化引起的尺寸效应现象分析46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 气压微胀形组织流动尺寸效应研究48-64
• 5.1 气压微胀形件壁厚分布的尺寸效应48-50
• 5.1.1 微胀形件壁厚分布的测量48
• 5.1.2 微胀形件壁厚分布的尺寸效应现象48-50
• 5.2 凹模直径和箔材厚度对组织流动的影响50-58
• 5.2.1 凹模直径对组织流动的影响50-56
• 5.2.2 箔材厚度对组织流动的影响56-58
• 5.3 箔材晶粒尺寸对组织流动的影响58-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果71-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 康爱国;邓湘云;王晓慧;李龙土;;尺寸效应对细晶粒BaTiO_3陶瓷电滞现象的影响[J];功能材料;2005年11期

2 王伯健;李姗;刘长瑞;白鹤;;退火温度对热轧AZ31镁合金板材晶粒尺寸的影响[J];轻合金加工技术;2009年03期

3 康爱国;邓湘云;王晓慧;李龙土;;细晶粒BaTiO_3陶瓷电阻率的尺寸效应[J];功能材料;2006年06期

4 刘芳;魏子云;李跃凯;;微细黄铜板料尺寸效应[J];塑性工程学报;2010年06期

5 韩广;刘相法;丁海民;;Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化[J];特种铸造及有色合金;2008年S1期

6 韩广;刘相法;丁海民;;Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化[J];特种铸造及有色合金;2008年11期

7 邓湘云;王晓慧;李龙土;;纳米晶钛酸钡陶瓷尺寸效应的研究[J];稀有金属材料与工程;2008年S1期

8 汪凌云,黄光胜,范永革,黄光杰;变形AZ31镁合金的晶粒细化[J];中国有色金属学报;2003年03期

9 张华,林三宝,吴林,冯吉才,郭和平;AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能[J];焊接学报;2003年05期

10 余琨,黎文献;细晶粒AZ31(Ce)镁合金板材的组织与性能[J];金属热处理;2005年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 戴广乾;黄平;王飞;徐可为;;金属薄膜中晶粒尺寸与膜厚强化机制的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 翁羽翔;张庆利;都鲁超;汪力;;纳米颗粒尺寸效应对羧基在TiO_2纳米晶体表面键合形态的影响[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年

3 成正华;向晖;;某工程转换层梁斜裂缝机理分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年

4 马运新;宋世庚;苏树兵;郑应智;;纳米晶PZT/PT铁电薄膜的尺寸效应[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

5 陈少华;王自强;;颗粒增强金属基复合材料的尺寸效应[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年

6 李强;杨庆;;尺寸效应对岩体破坏的影响[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

7 李强;杨庆;;尺寸效应对岩体破坏的影响[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

8 周仲荣;;摩擦学尺寸效应及相关问题的思考[A];第七届全国摩擦学大会论文集（二）[C];2002年

9 范平;齐红基;叶敏;易葵;邵建达;范正修;;离子束溅射沉积Co膜光学特性尺寸效应的研究[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年

10 齐卫宏;汪明朴;徐根应;;二元Al-Ni纳米团簇结合能的尺寸和成分依赖性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（6）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 雍岐龙 程莲萍 张国亮 杨天琥 陈华 钟卫 郝建英;Cr30Mo高碳铁素体不锈钢中铌含量的设计与晶粒尺寸控制[N];世界金属导报;2004年

2 范兴川 闫佳 李丽佳 杨洁;与时俱进 唱响时代主旋律(01)[N];科技日报;2004年

3 范兴川 汪雪姣 杨洁;潜心科学原创直面实际难题[N];科技日报;2004年

4 ;日本成功开发超高强度钢[N];世界金属导报;2007年

5 杨雄飞;石油天然气工业用新钢板[N];世界金属导报;2007年

6 刘友存;提高机械性能 控制生产成本[N];中国冶金报;2007年

7 胡爱武 傅志红;纳米材料与纳米技术[N];中国包装报;2004年

8 北京化工大学 徐瑞芬 许秀艳;纳米二氧化钛功能神奇用途广[N];中国化工报;2002年

9 邵奕 本报记者 高慧斌;科研工作不能怕失败[N];辽宁日报;2002年

10 谢丹青 邱文光;奥氏体与奥氏体-铁素体区域的变形对C，C-Mn，C-Mn-Cb,C-Mn-Mo-Cb钢强度和断裂行为的影响[N];世界金属导报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郑伟;微体积成形工艺的数值建模及尺寸效应研究[D];山东大学;2012年

2 苏捷;混凝土受压与受拉性能的尺寸效应研究[D];湖南大学;2013年

3 方焯;BaTiO_3陶瓷晶粒结构及尺寸效应的理论研究[D];华中科技大学;2010年

4 张金钰;金属多层膜力学行为及其组元与尺寸效应[D];西安交通大学;2011年

5 胡坤;基于柔性衬底的金属薄膜力学性能的尺寸效应[D];南京大学;2013年

6 黄煜镔;混凝土脆性与力学参数的尺寸效应及其相互关系的研究[D];重庆大学;2002年

7 王辛;粉末冶金超细晶AZ31镁合金材料制备与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 黄海燕;混凝土尺寸效应理论研究与断裂参数分析[D];河海大学;2004年

9 汪炳叔;初始取向及变形条件对AZ31镁合金压缩塑性行为影响的研究[D];重庆大学;2012年

10 李娜丽;初始组织及变形条件对AZ31镁合金热挤压组织和织构演变的影响研究[D];重庆大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张建凯;AZ31镁合金轧制箔材微成形尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 田召明;PZT薄膜的铁电性和极化反转特性研究[D];电子科技大学;2005年

3 王震宇;有机聚合物超微粒的制备及电致发光器件的初步研究[D];北京林业大学;2005年

4 郝明辉;基于一般偶应力理论的无网格法[D];山东大学;2009年

5 夏云生;CdTe量子点的表面修饰、尺寸选择与荧光传感[D];安徽师范大学;2007年

6 张瑞霞;基于偶应力理论的无网格法[D];山东大学;2005年

7 孙荣书;有层面碾压混凝土轴拉断裂研究[D];大连理工大学;2005年

8 刘胜;颗粒尺寸效应对锰基钙钛矿氧化物La_（2/3）Ca_（1/3）MnO_3铁磁相变的影响[D];华中科技大学;2005年

9 孙雪莲;掺杂效应和尺寸效应对钼酸钠（Na_2MoO_4）相变性能的影响[D];内蒙古大学;2010年

10 刘心娟;纳米材料弹性及热稳定性的尺寸效应[D];湘潭大学;2010年

  本文关键词：AZ31镁合金轧制箔材微成形尺寸效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：434968