微塑性成形技术的研究进展

介绍了塑性微成形技术的发展背景及其基本特点,综述了尺寸效应及其对微塑性成形工艺的影响、微型构件微塑性成形工艺以及微成形装置的研究现状,并对其发展趋势进行了预测.     

T2紫铜箔材的U型弯曲变形

设计了箔板U型弯曲试验方案,使用不同凹模槽宽尺寸和圆角半径的微型模具,在三思微型试验机上完成了试验,分析了模具几何尺寸、箔板厚度等对箔板U型弯曲变形中冲头载荷、回弹以及表面质量的影响。研究结果表明,槽宽尺寸或圆角半径减小时,最大冲头载荷显著增加,且冲头载荷上升和下降速率都明显增大;对比两种不同厚度箔板的冲头载荷显示,冲头载荷减小速率明显快于横截面面积的减小速率,说明产生了明显的尺寸效应;另外,圆角半径或板厚减小,导致回弹角度增大,成形件精度降低;虽然成形件表面比较平整,但侧面出现划痕提示需要提高模具表面质量和采取润滑措施。以上研究结果对指导箔板微成形工艺设计具有重要意义。     

镁合金多向转接头等温成形数值模拟及实验研究

采用数值模拟方法研究了高强耐热镁合金多向转接头的等温锻造过程,分析了导套形状、锻造方案对构件成形过程中金属流动行为的影响,根据模拟结果制定了圆形导套、两次下压的成形方案,并采用此方案成功锻造出高强耐热镁合金多向转接头模锻件。对该锻件进行了时效热处理工艺研究,得出最优化的时效处理制度为200℃×63 h。在该时效制度下,材料的室温抗拉强度达到了411 MPa,屈服强度达到331 MPa,延伸率达7.3%。     

T2紫铜微正挤压件表面形貌与微观组织分析

为便于取出微正挤压零件,设计了具有分瓣式结构的微正挤压凹模,并成功成形出最小挤出杆直径为0.25 mm的微正挤压件.采用扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜对微正挤压件的表面形貌及微观组织进行了观察。结果表明,随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增大,内外层材料的非均匀塑性变形程度增加;当挤出杆尺寸降低到亚毫米尺度时,微挤压成形件发生了一定弯曲;微正挤压件纵向和横向微观组织的非均匀分布表明,在微正挤压成形过程中材料在纵向和横向上都经历了严重的非均匀塑性变形.材料的非均匀塑性变形程度是随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增加而不断增加的.     

一种含Re叶片钢的热处理工艺和组织性能研究

为了掌握含Re的高温叶片用钢11Cr10Co2W2MoReVNbNB的最佳热处理工艺和组织性能,对钢进行了热处理工艺试验和组织性能分析。采用Gleeble3800型热/力模拟试验机测定了钢的相变点,采用INSTRON-5582型电子拉力试验机、HVS-1000型维氏硬度计测定了钢的力学性能,采用Olympus-PMG3型光学显微镜、SUPRA55型扫描电镜、FEI Tecnai G2 F30型透射电镜分析了钢的组织性能。实验结果表明:钢在1 100~1 140℃内淬火、在660~700℃内回火时,淬火温度和回火温度对材料性能基本没有影响;与其他高温用12%Cr钢相比,11Cr10Co2W2MoReVNbNB钢具有良好的韧性,室温V型冲击性能高达40 J以上;钢的组织为回火索氏体,组织均匀、晶粒细小。钢的最佳热处理工艺为(1 120±10)℃油冷+(690±10)℃空冷,钢的主要强化相为M23C6,Re主要存在于基体中,起固溶强化作用。     

Zr基非晶合金微塑性成形工艺研究

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在370～430℃区域内等温压缩变形行为,获得其高温粘性流变规律。利用透射电镜分析Vit.1在370℃时应变软化及420℃时应变强化现象。根据所确定的高温变形工艺参数,使用快速加热精密微塑性成形系统进行了Vit.1微型齿轮成形试验,研究不同温度及载荷下的齿轮成形工艺。利用扫描电镜、原子力显微镜和显微硬度计对成形件的表面形貌和性能分析结果表明,在温度395℃及载荷350N条件下成形出的非晶合金微型齿轮性能均匀表面光洁度好,利用此微成形工艺可以获得质量良好的微型零件。     

筒形件强旋变形流动规律研究

为研究筒形件反旋变形金属流动规律,文章建立了反旋三维刚塑性有限元模型,采用DEORM3D软件对其变形过程进行数值模拟,并进行了BT20钛合金薄壁筒反旋工艺试验研究。模拟结果显示,筒形件反旋时接触区存在一个分流面,分流面一侧的金属沿旋轮进给反方向流动,该流动是筒形件反旋成形所必需的;另一侧金属则向旋压未旋区方向流动。该模型可以合理解释筒形件反旋时金属轴向流动所引起的多种缺陷。     

Q235钢滚珠滚压表面变形分布规律及微观组织演变

提出一种新的复合组织制备工艺方法,即首先通过对板坯采取滚珠滚压的方法来实现其表面塑性变形,随后对板坯进行再结晶退火细化表面微观组织。采用有限元法对Q235坯料的滚珠滚压工艺进行数值模拟,得出了表面应变的分布规律,并且对滚压后及再结晶退火后的金相组织进行了观察。结果表明:滚珠滚压工艺能够实现板坯的表面塑性变形,辅以后继的再结晶退火工艺可以获得表面细晶组织和心部粗晶组织的复合组织。     

铜箔抗拉强度及延伸率的尺寸效应研究

为了研究尺寸参数对金属箔材的抗拉强度和延伸率的影响规律,采用不同厚度和晶粒尺寸的铜箔进行室温单向拉伸试验.试验结果表明:铜箔的抗拉强度和延伸率同时受厚度和晶粒尺寸的影响,这种尺寸效应的描述必须引入无量纲的厚度晶粒尺寸比(T/D)作为比较参数.抗拉强度在不同厚度晶粒尺寸比区间内的变化规律不同;而延伸率在厚度晶粒尺寸比相同时都随厚度的减小而降低.拉伸断口的扫描电镜分析显示箔材的延伸率随着厚度的减小出现的突降和断裂机制的变化有关.     

BT20钛合金筒形件旋压组织和择优取向研究

为了研究强旋工艺中钛合金材料变形组织和织构演化规律,进行了BT20钛合金筒形件反旋工艺实验,采用光学和X射线衍射方法分别对表面微观组织和晶体取向演化过程进行了分析.研究表明:旋压件外表面组织因反复拉压和剪切作用变得复杂和不均匀;多道次大变形旋压变形可以改善组织不均匀性,在轴截面上形成较均匀的轴向纤维组织;旋压过程中因径向压缩变形导致基面{0002}趋于与筒表面相切排列.在内表面,基面择优程度随内层实际变形量增大而稳定增强.在外表面,基面择优程度在一定变形量内迅速增强,随后有所减弱.