磷青銅薄板的微塑性成形尺度效應(yīng)研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，微型件在整個(gè)微機(jī)電裝備制造業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，微塑性成形技術(shù)作為一種新的微細(xì)加工方法被工業(yè)界高度重視。當(dāng)零件某一尺寸減小到一定程度時(shí)，材料力學(xué)性能呈現(xiàn)出明顯的尺度效應(yīng)，成形工藝參數(shù)也隨之發(fā)生明顯變化，這對(duì)微塑性成形技術(shù)的發(fā)展具有很大影響。因此，系統(tǒng)的研究金屬薄板在微塑性成形中的尺度效應(yīng)具有重要意義。
　　本文以C5210磷青銅薄板(50~800μm)為微塑性成形尺度效應(yīng)研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)研究了試樣厚度、寬

2、度及晶粒尺寸對(duì)材料屈服強(qiáng)度、彈性模量、延伸率等參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：厚度在50~800μm，屈服強(qiáng)度隨厚度減小而增大，表現(xiàn)出“越小越強(qiáng)”的尺度效應(yīng)，延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)與厚度成正比；屈服強(qiáng)度和延伸率隨寬度減小而減小，表現(xiàn)出“越小越弱”的尺度效應(yīng)；屈服強(qiáng)度隨晶粒尺寸增大而減小且滿足Hall-Petch關(guān)系，延伸率隨晶粒尺寸增大表現(xiàn)出先增大后減小趨勢(shì)，應(yīng)變硬化指數(shù)與晶粒尺寸成正比；試樣厚度與晶粒尺寸對(duì)材料的彈性模量幾乎沒有影響。

3、r>　　采用掃描電鏡對(duì)拉伸試樣斷口形貌進(jìn)行了觀察分析，研究磷青銅薄板延伸率尺度效應(yīng)機(jī)理。得出如下結(jié)論：隨著厚度由50μm增大到250μm，韌窩密集度和尺寸增大，延伸率由18.2％增大到24.1%；隨著晶粒尺寸增大，韌窩尺寸和斷面收縮增大，厚度為100μm試樣，晶粒尺寸為28.72μm時(shí)延伸率達(dá)到峰值29.2%，當(dāng)晶粒尺寸繼續(xù)增大，韌窩密集度和尺寸將變小，延伸率下降。
　　在對(duì)C5210磷青銅力學(xué)等性能尺度效應(yīng)研究基礎(chǔ)上，采用ABA

4、QUS有限元仿真軟件對(duì)磷青銅薄板微彎曲成形過(guò)程及回彈進(jìn)行了模擬分析，得到了彎曲半徑、坯料厚度、晶粒尺寸對(duì)回彈影響規(guī)律。隨著彎曲半徑增大和坯料厚度減小，回彈增大，并且在厚度小于100μm時(shí)，隨著厚度減小，回彈增大明顯，表現(xiàn)出回彈與厚度減薄的尺度效應(yīng)；隨著晶粒尺寸增大，回彈減小。其中坯料厚度對(duì)回彈影響最大，隨著坯料厚度減小，回彈明顯增大。
　　基于微彎曲回彈尺度效應(yīng)數(shù)值模擬分析，對(duì)磷青銅薄板又進(jìn)行了不同彎曲半徑、不同坯料厚度及不同晶粒