Zr基非晶合金超塑性成形仿真與實驗研究.pdf

1、塊體非晶合金具有優(yōu)異的物理、化學(xué)及力學(xué)性能,在當(dāng)前發(fā)展極快的MEMS,以及國防裝備、航空航天、精密機(jī)械、生物醫(yī)療、電子信息、化工等眾多領(lǐng)域展示出極大的應(yīng)用前景。本學(xué)位論文以Zr基塊體非晶合金Zr65Cu17.5Ni10Al7.5為研究對象,研究了其超塑性熱成形工藝。具體內(nèi)容包括:
　　(1)建立了過冷液相區(qū)流動應(yīng)力和粘度的本構(gòu)方程,采用虛應(yīng)力模型來描述過冷液相區(qū)等速載荷下高徑比為1:5的BMG試樣變形行為。系統(tǒng)研究了非晶合金在不同

2、溫度和應(yīng)變速率下的變形行為,包括應(yīng)力應(yīng)變曲線、應(yīng)力過沖現(xiàn)象、應(yīng)變速率敏感指數(shù)、牛頓與非牛頓變形、彈性與非彈性變形行為、恒應(yīng)變速率與恒速率變形、變應(yīng)變速率變形等,為超塑性成形工藝提供了理論指導(dǎo)。
　　(2)采用DEFORM3D有限元軟件,仿真研究了Zr65非晶合金超塑性成形工藝,具體包括模型建立、材料屬性定義、非晶合金在模數(shù)0.1mm齒數(shù)20的齒輪模具中的充型過程,以及坯料尺寸對成形載荷的影響等?；诜抡娼Y(jié)果,對工藝參數(shù)進(jìn)行了初步優(yōu)

3、化選擇,成功制備了非晶合金微小型直齒圓柱齒輪。
　　(3)針對基于硅模具的超塑性成型工藝,提出了三種改進(jìn)的工藝方案,采用有限元仿真對三種方案的充型效率、成形載荷、充型過程進(jìn)行了分析,并對其可行性進(jìn)行了分析。結(jié)合試驗數(shù)據(jù)以及仿真結(jié)果,對成形過程中模具的應(yīng)力分布和演化進(jìn)行了分析,研究了硅模具的破碎及其原因,并提出了解決方案。
　　(4)實驗研究了恒壓力成形工藝,包括載荷、保壓時間、成形溫度對成形效果的影響,以及成形后的非晶合金的