单晶硅压痕接触变形的简化计算

单晶硅、光学玻璃等脆性材料磨粒加工获得高质量加工表面的关键是单颗磨粒的实际刻划深度小于材料脆塑转变的临界切削深度,但单颗磨粒刻划加工的实际划痕深度的计算需要考虑单晶硅与磨粒压痕接触弹性变形的影响。由于金刚石磨粒切削刃与玻氏压头尖端具有结构相似性,对单晶硅与玻氏压头的压痕接触变形进行了理论分析和实验研究。基于纳米压痕实验原理,建立了玻氏压头加载压入单晶硅的位移深度和压痕深度的计算公式。将玻氏压头与单晶硅试件的接触等效为球体与平面的接触,建立了接触弹性变形的简化计算公式。对单晶硅进行了纳米压痕实验,得到单晶硅的纳米硬度为12.22 GPa,等效弹性模量为173.09 GPa,实测了玻氏压头与单晶硅纳米压痕接触的弹性接触刚度和压头的位移深度、压痕深度,接触弹性变形量超过了压头位移深度的50%。该结果为单晶硅的金刚线精密切片和精密磨削工艺参数的优化奠定了理论基础。

压痕法测定果蔬弹性模量试验研究

研究了压痕试验方法在果蔬生物力学性质测试中的应用,运用INSTRON材料性能试验机采用平板压头和圆锥形压头对选取的果蔬品种(苹果、土豆等)进行压痕力学性质试验,测定了不同果蔬品种在弹性范围内的压痕变形和弹性模量之间的关系,比较在不同压头情况下弹性模量随压痕变形的变化规律,得到二者之间的数学关系。以数学模型为基础标定出用压痕变形来表达果蔬材料力学性质的对应关系,为果蔬材料力学性质的测量寻求一种新的快速测试方法,为果蔬的生物力学性质的研究提供基础支持。

基于元胞自动机的AZ31镁合金复合变形动态再结晶组织演变规律

提出了一种压痕-压平复合变形方法,分析了复合变形基本特征及作用,定义了复合变形程度表征参数,即复合变形压下量、波形间距和复合变形系数。将计算机模拟软件及元胞自动机方法相结合,对AZ31镁合金压痕-压平复合变形过程中的动态再结晶组织演变规律进行数值模拟研究。结果表明,压痕-压平复合变形方法可以有效细化AZ31镁合金的晶粒尺寸,改善组织性能。AZ31镁合金复合变形过程中,随着变形温度的升高、复合变形系数的增加以及复合变形压下量的增大,晶粒尺寸显著降低。数值模拟结果与实验结果相吻合,相对误差小于13.8%。

挤压态镁合金板材复合变形过程中的孪晶组织演变规律

采用扫描电镜(SEM)研究了挤压态镁合金压痕-压平复合变形过程中动态再结晶及孪晶组织演变规律。结果表明:在镁合金压痕-压平复合变形过程中,随着复合变形系数和变形温度的增加,AZ31镁合金的孪晶数量逐渐增多,动态再结晶程度增大,晶粒细化效果明显。动态再结晶的主要形核之处是原始晶粒的晶界处,动态再结晶新晶粒产生于原始晶粒的晶界处,且形状为典型的项链状结构,孪晶界也是动态再结晶的有利形核位置。在压痕-压平复合变形过程中,较低的变形温度和较大的变形程度有利于孪晶组织的形成,且孪晶组织容易出现在大晶粒内部。