超声波辅助微挤压成形性能与微观组织演变规律

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1、分类号TG376.3学校代码10590UDC673密级公开硕士学位论又超声波辅助微挤压成形性能与微观组织演变规律申请人姓名陈恒申请人学号2120170409专业名称机械工程导师姓名及职称娄燕教授二〇一五年五月六日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：條、i日期：以/r年艾月学位论文版权

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3、观组织演变规律学位申请人姓名陈恒专业名称机械工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名娄燕教授超声波辅助微挤压成形性能与微观组织演变规律摘要近年来，随着微型零件在通讯、电子、航天航空、汽车、精密器材等行业的广泛应用，市场对微型化、多功能一体化的零件的需求不断增加。净成形或近净成形的金属塑性成形，例如微挤压成形，其具有生产效率高，材料利用率高以及成形制品的机械性能好等优点，为大批量的制造微型零部件提供了很好的途径。然而由于尺寸效应的影响，使试件的成形摩擦力变大，成形性能降低。从高频振动在宏观塑性成形中的应用发现，运用超声

4、振动辅助微塑性成形似乎是一个可以改善金属微塑性成形性能的有效方法。本文根据超声振动在宏观成形中所表现出的优点，将超声振动与微挤压成形相结合，研究其成形原理及尺寸效应。通过改变挤出直径D、晶粒尺寸L和超声波振幅A等工艺参数进行了一系列超声波辅助微挤压试验，用挤出高径比H/D作为材料成形能力的指标，分析超声振动对材料微成形性能和微观组织演变规律等的影响。通过研究超声波辅助微成形特点发现，超声波辅助微挤压过程中超声振动在坯料上产生的应力叠加效应和超声软化效应是材料成形性能得到改善、成形力降低的主要原因。与传统微挤压成形对比发现：超

5、声振动有助于改善材料成形性能，并且T2紫铜的微成形能力随超声波振幅的增大而增大，而成形力则随之不断降低；超声波辅助微挤压中的摩擦状况也得到了改善。此外，超声振动并未改变晶粒度和挤出直径对坯料成形性能的影响变化规律。超声波辅助微挤压和传统微挤压中，相对晶粒尺寸L/D对H/D的影响规律曲线都同样分为三个区域：当L/D≤0.15时，随着L/D的增大，挤出直径减小，材料流动阻力变大。变形区晶粒数的减少导致晶粒间变形协调能力减弱，从而降低T2紫铜成形能力；当0.15＜L/D≤0.4时，变形区内的晶粒数减少至几个，晶粒变形协调能力降至最

6、低，以致该范围内H/D值最小，并且试验重复性较差；当L/D＞0.4时，变形逐渐趋近单晶变形，晶界对变形的阻力降低，H/D逐渐增大。在XRD表征试验中发现，超声振动有助于晶粒转动，并且（1，1，1）晶面的织构系数随振幅的增大而增大。从微挤压试件的表面形貌和微观组织分析中发现：较于传统微挤压试样超声波辅助微挤压试样的表面质量明显有所改善，但是增大振幅并没有是使表面质量得到进一步的改善；在超声波辅助微挤压成形中，坯料的外层材料流动要快于内层，出现不同于传统微挤压的挤出端“端部凹型”现象；超声波辅助微挤压试件变形区的剪切带明显要宽与

7、传统微挤压试件，并且剪切带的宽度随振幅的增大而增加。I超声波辅助微挤压成形性能与微观组织演变规律总之，利用超声波振动辅助塑性加工的方法来提高金属材料成形性能、精度和质量将是微塑性加工制造值得探索的新技术。关键词：超声振动；微挤压；超声波振幅；微观组织；尺寸效应IIDeformationPropertiesandMicrostructureEvolutionduringUltrasonicVibration-assistedMicroextrusionAbstractAlongwiththewidelyuseofmicro-p

8、artsinvariousfieldssuchascommunication,electronics,aviation,preciseinstrumentation,andautomobile.Thedemandofmulti-functionalintegratedmicro-parts