鋯基非晶合金在高頻振動載荷下的微塑性成形機(jī)理研究

《鋯基非晶合金在高頻振動載荷下的微塑性成形機(jī)理研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、分類號TB383學(xué)校代碼10495ＵＤＣ620密級公開碩士學(xué)位論文鋯基非晶合金在高頻振動載荷下的微塑性成形機(jī)理研究作者姓名：陳超學(xué)號：1515213008指導(dǎo)教師：吳曉教授學(xué)科門類：工學(xué)專業(yè)：機(jī)械工程研究方向：材料加工與性能檢測完成日期：二零一八年三月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationAStudyontheMicro-plasticFormingMechanismofZr-basedAmorphousAlloysunderHighFrequencyVibra

2、tionLoadCandidate：ChenChaoSupervisor：Pro.WuXiaoTime:March2018獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解武漢紡織大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論

3、文的規(guī)定。特授權(quán)武漢紡織大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要非晶合金與相同或相似成分的晶態(tài)合金相比，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電磁性能。在過冷液態(tài)區(qū)內(nèi)卻表現(xiàn)出粘性流體特征，具備較好的微成形能力。由于不存在位錯、孿晶等微觀結(jié)構(gòu)缺陷，大多數(shù)非晶合金室溫下的宏觀塑性變形十分有限。

4、目前，主要是采取優(yōu)化變形溫度、時間這兩個實(shí)驗(yàn)參數(shù)，來研究提高非晶合金成形能力方法。由于溫度和成形時間是兩個相互限制的因素，較高溫度使得其晶化孕育時間周期變小，帶來非晶合金晶化的風(fēng)險(xiǎn)。然而，振動場能降低非牛頓流體的粘度，從而提高其變形和流動充模能力；非晶合金在適當(dāng)?shù)臏囟群图羟兴俾氏拢尸F(xiàn)出非牛頓流體特性。因此，本文以Zr55Cu30Al10Ni5塊體非晶合金為研究對象，設(shè)計(jì)了一個高頻振動場下復(fù)合擠壓微成形的研究方案，并發(fā)現(xiàn)了高頻振動場下非晶合金成形方式及機(jī)理。課題首先用銅模吸鑄技術(shù)制備了Zr55Cu3

5、0Al10Ni5塊體非晶合金坯料，采用XRD對其結(jié)構(gòu)成分檢測，確定樣品為非晶狀態(tài)，并利用DSC曲線確定實(shí)驗(yàn)成形溫度為447oC。采取能夠自己定位系統(tǒng)和模具整體放置的方式，設(shè)計(jì)制造了復(fù)合擠壓實(shí)驗(yàn)測試模具。選用Deform-2D軟件，對塊體非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5在過冷液態(tài)區(qū)內(nèi)復(fù)合擠壓微成形過程進(jìn)行了有限元仿真分析。對其微成形過程速度、應(yīng)力分布場進(jìn)行分析，并分析了不同模具尺寸對其微成形的影響。發(fā)現(xiàn)在復(fù)合擠壓微成形過程中，坯料的應(yīng)力以及流變速率極不均勻，材料變形抗力隨沖頭尺寸增加而增大。利用

6、超聲振動裝置，設(shè)定上壓桿擠壓速率為0.02mm/s，選擇不同頻率（18kHz~21kHz）和振動功率（50%~95%），在Zwick材料試驗(yàn)機(jī)上利用交叉實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作時間小于7min。根據(jù)成形載荷時間曲線，發(fā)現(xiàn)高頻振動可以提高非晶的流變成形能力，且在頻率為21kHz時，作用效果明顯。分析了在振動場的影響下非晶過冷液的成形力的變化以及高頻振動載荷作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)成形載荷的減小是在坯料與壓板平臺之間循環(huán)性接觸的作用下產(chǎn)生的。并通過不同沖頭尺寸（1.2mm、1.5mm、1.8mm）成形載荷對比分

7、析，發(fā)現(xiàn)較大尺寸沖頭零件成形困難，容易損壞模具。結(jié)合模擬分析成形歷程應(yīng)力變化，發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變速率的增加，Zr55Cu30Al10Ni5非晶過冷液的流動特性逐漸由牛頓流向非牛頓流體轉(zhuǎn)變。采用SEM觀察實(shí)驗(yàn)后成形樣品的外觀尺寸以及微觀結(jié)構(gòu)，確定其非晶結(jié)構(gòu)，并利用硬度測試其力學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)高頻振動引起了非晶合金性能的改變，導(dǎo)致變形零件硬度得到了提高的效果。本論文將高頻振動載荷的引入應(yīng)用于高溫微成形，并將振動能夠降低黏度理論借鑒到非晶合金微成形中，提出可以有利于非晶合金微成形能力的新方法。關(guān)鍵詞：塊體非晶合金；

8、過冷液態(tài)區(qū)；微成形；高頻振動；復(fù)合擠壓AbstractTheamorphousalloyhasexcellentmechanicalpropertiesandelectromagneticproperties,comparingwiththesameorsimilarcrystallinealloys.Inthesupercooledliquidregion,itshowsaviscousfluidfeature,whichhasagoodmicro-forminga