KDP晶体微塑性域增强金刚石切削方法研究

针对KDP在SPDT切削过程中容易产生凹坑、划痕、裂纹等表面缺陷问题,提出利用热激励的方式增大KDP晶体塑性切削域深度,降低各向异性、机床运动误差、环境振动等因素对加工过程的影响,进而提高SPDT切削加工过程稳定性的方法。通过纳米压痕试验获得了KDP晶体表面在不同温度状态下的硬度和脆塑性转变深度变化规律,并在SPDT机床上采用金刚石刀具开展了KDP晶体飞切划痕实验,进一步验证了适当提高KDP晶体温度可以增大KDP晶体脆塑性转变临界切削深度。在此基础上,对KDP晶体开展了不同温度状态下的切削实验,实验结果表明在相同工艺参数下,随着温度的升高,表面粗糙度Sa值从3.2nm降低至1.6nm。

附着式升降脚手架导座微塑性区分布变化分析

为分析导座材料微塑性区域的分布情况,首先,对导座施加变应力并测试导座塑性变形过程中应变值,采用数据拟合方法获得塑性变形过程中应力变形情况;然后,结合P-S-N曲线与应力-应变曲线,分析微塑性区域与应力、应变之间的关系,并通过数据分析和仿真获得微塑性区分布模型。结果表明,微塑性区域分布的增加与应力、应变的增加具有一定非线性关系,也与微塑性区域扩展源的扩展区域有关,扩展区域累积至一定程度会导致零件的宏观损伤。研究结果可为附着式升降脚手架的设计提供理论指导。

微型三角件的微塑性成形技术研究

为研究微型零件的微塑性成形工艺,设计加工微型模具,借助扫描电镜对成形件的表面形貌进行观察和分析,用照片放大的方法测量成形件尺寸,分析成形应力、摩擦等对成形的影响。结果表明增大成形应力有利于提高微塑性成形性能,成形件几何尺寸精度依赖于模具的尺寸精度,采用塑性成形工艺可以成形出微型零件。

精密微塑性成形技术的现状和发展趋势

随着微/纳米科学与技术的不断发展,以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微型机械系统(MEMS)受到人们高度重视,MEMS技术的发展对微型构件的微细加工技术带来挑战。文章介绍了塑性微成形技术的发展背景及其基本特点,综述了微成形的基本问题、微型零件成形工艺以及成形设备、数值模拟等方面的研究现状,并对其发展趋势进行了展望。

CuZn37黄铜板料微塑性成形中的尺寸效应研究

为研究金属微塑性成形特点,对厚度不同及粗细两种晶粒尺寸的黄铜箔试样进行了单向拉伸和微弯曲实验,并采用经典塑性理论和应变梯度理论对弯曲回弹角进行了预测.粗晶粒板料试样单向拉伸实验表明,CuZn37黄铜的硬化曲线存在一种明显的尺寸效应,即板料厚度越小,屈服强度越高.弯曲回弹实验结果也存在另一种明显的尺寸效应现象,即板料厚度越小,回弹角越大.对这两种尺寸效应产生的原因进行了分析,指出应变梯度硬化对微成形工艺过程有重要影响.

金属微塑性成形中的尺度效应及其数值模拟技术

介绍了金属微塑性成形过程中的两类尺度效应,即"越小越弱"和"越小越强",探讨了产生不同尺度效应的原因;介绍了能够反映尺度效应的物理模型及相应的数值模拟技术,指出了各类模型和数值技术面临的困难,预测了该研究领域的发展方向。

微塑性成形技术及其力学行为特征

以微塑性成形工件尺寸微小化后尺寸效应的本质性特征为基础,分析了材料流动规律的尺寸效应、成形过程中的接触摩擦问题、温度效应等力学行为,讨论了工件的尺寸精度控制和成形设备选择等工艺技术问题,以及有限元模拟现状,进一步探讨了微塑性成形技术未来发展的基本方向。

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动/微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。

激光辅助加热下的微塑性成形的研究

为了解决难成形材料微构件成形困难,采用脉冲固体激光器对铝合金微型件进行了辅助加热实验研究,同时利用有限元软件ABAQUS建立了基于激光加热的微镦粗圆柱形工件的热力耦合有限元模型,对激光加热后的温度场分布和微塑性成形过程进行了模拟研究。结果表明,工件在激光功率800mW,加热时间0.08s,光斑半径0.1mm下的温度场分布呈卵圆形,在短时间内温度场基本趋于均匀化,激光加热下的微塑性成形应力比常温下降低了30%左右。这一结果对提高微塑性材料的成形性能和完善微热及微温成形工艺是有帮助的。

三种典型炸药晶体微塑性与撞击感度的相关性

为了研究单质炸药晶体微观性能对混合炸药宏观力学行为和撞击感度的影响,研究了梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)与奥克托今(HMX)三种常用炸药晶体的微塑性表征方法,并将炸药晶体的微塑性与单质炸药撞击感度进行了相关性分析。采用纳米压痕技术对三种常用炸药晶体进行了微弹性与微塑性的测试与计算,提出了以塑性能量与压痕总能量之比(ηP)量化炸药晶体微塑性的计算方法。结果表明:与压入深度计算的微塑性(δh)相比,本研究获得的炸药晶体微塑性ηP与粉末态单质炸药的撞击感度(P)达到95.8%的线性相关。本研究提出的炸药晶体微塑性量化方法将炸药晶体微塑性与其撞击感度建立起高度线性关系,为评价炸药安全等级提供了一种微观表征方法。

微塑性成形中的摩擦研究

微塑性成形中由于尺寸微型化出现了"尺度效应",导致了摩擦润滑呈现出不同于传统宏观尺寸的特点,利用"开口和封闭润滑穴"模型解释了微塑性成形中的摩擦问题。结合微压缩实验讨论了流动应力的修正,即消除摩擦力对微压缩的影响。耦合鼓度法和有限元技术对微压缩试验进行了研究,制定了标定曲线,进行了拟合回归,求解了实验中的摩擦因数,修正了流动应力,从而获得真实流动应力-应变曲线,可以为后续的微塑性成形有限元数值模拟提供准确的材料模型。

大块非晶合金在过冷液相区微塑性成形的研究进展

综述了大块非晶合金在过冷液相区微塑性成形的工艺、成形性能评价及有限元技术应用方面的研究进展。指出应用大块非晶合金在过冷液相区粘性流变特性的微塑性成形技术及分析和优化成形工艺的有限元技术发展迅速。展望了过冷液相区微塑性成形技术的进一步研究对大块非晶合金在MEMS典型精细零件加工方面应用的巨大推动作用。

2Cr13钢高周疲劳微塑性损伤特性研究

研究了２Ｃｒ１３马氏体不锈钢高周疲劳载荷作用下微观塑性变形的演变过程。在三种选定循环载荷作用下，在疲劳裂纹萌生前试样一直处于弹性变形阶段，而且弹性模量基本不变。在１／２寿命时，普遍观察到局部微观塑性变形特征。有些板条内存在含扭折对的平行螺位错束或十字交叉网状位错组态，一些细长碳化物周围塞积了棱柱或滑移型位错环。达到疲劳寿命时，有些区域内形成位错胞状结构。经过高周疲劳实验的薄膜试样在透射电镜下进行动态拉伸原位观察结果表明，微裂纹易在细长碳化物处萌生，沿位错胞壁或板条界扩展后与主裂纹汇合。高周疲劳过程中局部微观塑性耗散造成一定程度的微观结构损伤。

汽车弹簧与螺栓用钢微塑性服役行为的研究

为研究汽车用弹簧钢与高强度螺栓钢的微塑性服役行为 ,在MTS材料试验系统上进行了不同钢种在不同强度水平和不同循环应力条件下的室温蠕变试验 .结果表明 ,较低含碳量弹簧钢和螺栓钢的循环蠕变经历快速蠕变、稳定蠕变和失稳蠕变三阶段 ,而较高含碳量的钢 ,则只有后两个阶段 ;循环蠕变规律可用经验公式Δε =ε0 Nc描述 ;钢的化学成分、强度。

滚压加工中工件表层微塑性变形深度的解析分析和有限元验证

在简要介绍滚压工艺的基础上,对目前滚压技术的一些新发展进行了总结,并分析由此带来的对滚压加工机理研究的要求。得出了滚压过程中工件表层发生微塑性变形的深度与滚压力关系的解析公式。通过有限元分析方法采用Johnson-Cook流动应力模型就AISI1045钢和IN718耐热合金两种典型材料的滚压进行了验证,比较结果表明推理假设和解析公式的准确性,为进一步更深入研究滚压机理特别是残余应力和冷作硬化的产生提供了一定的理论依据。

1Cr18Ni9Ti微塑性变形行为的研究

本文研究了1Cr18Ni9Ti在固溶态及预形变状态的微塑性变形规律和机理。在微塑性变形的不同阶段中,Ⅰ阶段对应晶界附近区域位错的运动与耗竭;Ⅱ阶段对应于晶粒内部位错全面开动与增殖并有晶界发射位错,相当于宏观变形的初始阶段。预变形对1Cr18Ni8Ti的宏观屈服强度σ_0.2与微屈服强度σ_(mys)(1^(-6))具有不同的影响规律。

微塑性成形技术的研究进展

对尺度效应在微塑性成形中所表现出来的特点,以及对微体积和微板料的成形特点、成形设备和成形工艺等的研究进展及所取得的成果进行了总结。

基于应变梯度塑性理论的微塑性成形力学性能

不同厚度的T2紫铜试样的单向拉伸、微硬度和微弯曲试验表明,材料的力学行为与内禀的材料特征参数相关:厚度为30μm的板材,其拉伸强度比厚度为150μm的板材提高了28%,平均晶粒尺寸D为50μm的细晶,其拉伸强度比平均晶粒尺寸D为120μm的粗晶拉伸强度提高了33%,拉伸时呈现出"越小越强"的特征;当压痕深度与板材厚度的比值大于0.2时,压入深度越大,压痕硬度越大,呈现出"越大越硬"的现象;回弹角随板料厚度的减小而增大,当材料厚度小于一定值(0.06mm)时,材料的应变梯度硬化效应使得回弹角随板料厚度的变化更为剧烈,这种变化与采用应变梯度塑性理论预测的结果基本一致。

微型非晶合金齿轮微塑性成形的研究

通过微型非晶合金齿轮的微塑性成形实验和有限元模拟,研究了成形过程中载荷—行程曲线的规律。结果表明,其载荷—行程曲线可分为镦粗、齿腔填充成形和最后充满三个阶段;有限元模拟结果可用于实验过程的再现和优化。通过分析成形件的表面质量,发现微型非晶合金齿轮在成形中可能出现填充不足和氧化的缺陷,并提出相应的解决措施。

基于微塑性变形的振动时效激振力的选择

振动时效使残余应力峰值降低并得到均化的主要原因是材料内部微塑性变形的局部性。本文分析了静载荷及循环载荷下的微塑性变形行为,认为振动时效动应力的选择应以材料的疲劳极限作为依据。