非晶合金微成形過(guò)程中的界面摩擦行為研究.pdf

1、本文采用X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)(ZwickRoellTestingMachines)等實(shí)驗(yàn)手段系統(tǒng)研究了非晶合金在過(guò)冷液態(tài)區(qū)不同溫度和應(yīng)變速率條件下,熱擠壓過(guò)程中非晶合金和模具表面間的界面摩擦行為、以及界面摩擦對(duì)非晶合金成形能力的影響。
　　采用電弧熔煉/水冷銅模吸鑄技術(shù)制備Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金試樣,并設(shè)計(jì)加工雙杯模具、正擠壓模具和熱

2、壓印Si模。采用單軸壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了過(guò)冷液態(tài)區(qū)非晶合金熱塑性變形行為本構(gòu)方程。通過(guò)雙杯擠壓實(shí)驗(yàn),確定了溫度和應(yīng)變速率對(duì)非晶合金界面摩擦行為的影響。結(jié)果表明,隨著溫度的升高或是應(yīng)變速率的降低,非晶合金和金屬模具之間的界面摩擦系數(shù)增大。為后文有限元模擬建模過(guò)程中材料屬性的定義和摩擦系數(shù)的選擇,提供了理論依據(jù)。
　　采用正擠壓實(shí)驗(yàn)法,在不同溫度和應(yīng)變速率的條件下,通過(guò)分析非晶合金與模具表面間的界面接觸狀態(tài),研究了材料流動(dòng)特征與界面摩擦

3、機(jī)理的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在溫度較高(T=390℃)或應(yīng)變速率較低(?=1×10-3s-1)的時(shí)候,非晶合金與金塑模具緊密接觸,屬于黏著摩擦模型;在溫度較低(T=330℃)或應(yīng)變速率較高(?=1×10-1s-1)的時(shí)候,非晶合金非晶完全不能填充表面凹坑處,屬于機(jī)械咬合摩擦模型;而在溫度和應(yīng)變速率在兩者之間,凹坑處于半充滿(mǎn)狀態(tài),屬于犁溝摩擦模型。通過(guò)與非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)變形圖對(duì)比可知,牛頓流變有利于形成黏著摩擦模型,而非牛頓流變有利于犁

4、溝摩擦模型。采用非晶合金剪切變形STZ理論和有限元模擬對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。
　　采用過(guò)冷液態(tài)區(qū)不同壁厚Si模熱壓印的方法,研究了摩擦尺寸效應(yīng)對(duì)非晶合金成形能力的影響。結(jié)果表明,隨著成形尺寸的減小,杯體的成形高度降低,杯體頂端的曲率變大,即表現(xiàn)出界面摩擦尺寸效應(yīng)的現(xiàn)象。通過(guò)流動(dòng)力學(xué)、非晶合金剪切變形STZ理論和有限元模擬三個(gè)方便對(duì)其進(jìn)行分析得出,隨著成形尺寸的減小,界面摩擦影響作用變強(qiáng),造成非晶合金的不均勻流動(dòng),降低非晶合金的