AZ31鎂合金軋制箔材微成形尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、近年來人們對(duì)微型化產(chǎn)品的需求不斷增長,微型化技術(shù)不斷發(fā)展。氣壓微脹形是一種非常優(yōu)良的微塑性成形技術(shù),其成本低,無凸模,適合產(chǎn)品的批量化生產(chǎn);氣壓微脹形技術(shù)的研究正逐漸引起人們的關(guān)注。尺寸效應(yīng)現(xiàn)象是微塑性成形不同于宏觀塑性成形的特殊現(xiàn)象,本文通過實(shí)驗(yàn)研究了AZ31鎂合金軋制箔材在室溫微拉伸和氣壓微脹形中的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。
　　對(duì)厚度0.1mm的箔材進(jìn)行了隨爐冷卻和空冷兩種冷卻方式的熱處理實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中通過改變保溫時(shí)間、加熱溫度的方式獲

2、得了晶粒尺寸2.5~10.0μm的鎂合金箔材。
　　采用Instron3343型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)用4.17×10-4s-1~4.17×10-3s-1的應(yīng)變速率進(jìn)行了晶粒尺寸1.2~10μm、厚度0.05~0.1mm的AZ31鎂合金軋制箔材的室溫微拉伸實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明微拉伸實(shí)驗(yàn)中材料抗拉強(qiáng)度小于宏觀相同條件下的抗拉強(qiáng)度,存在尺寸效應(yīng)現(xiàn)象;微拉伸實(shí)驗(yàn)中材料的厚度越小、晶粒尺寸越大,材料的強(qiáng)度和延伸率越小,表現(xiàn)為越小越弱的尺寸效應(yīng)現(xiàn)

3、象,而應(yīng)變速率不表現(xiàn)出尺寸效應(yīng)。通過表面層模型對(duì)材料力學(xué)性能中的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行了解釋,并從晶粒內(nèi)部與晶界間變形的角度分析了材料延伸率的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。
　　在380℃下進(jìn)行了不同箔材厚度、零件直徑和晶粒尺寸的AZ31鎂合金半球件的氣壓微脹形實(shí)驗(yàn),利用激光共聚焦顯微鏡測量脹形件高度并進(jìn)而推導(dǎo)出氣壓微脹形時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系,研究了箔材厚度、零件直徑和晶粒尺寸引起的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):與宏觀氣壓脹形相比,相同應(yīng)變的氣壓微脹形的

4、流動(dòng)應(yīng)力增大,表現(xiàn)為愈小愈強(qiáng)的尺寸效應(yīng)。零件直徑越小,流動(dòng)應(yīng)力越大;箔材厚度越小,流動(dòng)應(yīng)力越大;材料晶粒尺寸越小,流動(dòng)應(yīng)力越大,但相同應(yīng)變下應(yīng)力差距逐漸縮小。通過應(yīng)變梯度硬化理論對(duì)氣壓微脹形中的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　利用光學(xué)顯微鏡觀察了AZ31鎂合金軋制箔材氣壓微脹形件的壁厚分布和顯微組織,研究了氣壓微脹形中組織流動(dòng)的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)顯示:相同高徑比下,氣壓微脹形件的壁厚分布要比宏觀脹形件均勻,存在組織流動(dòng)的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象