磷青銅薄板的微塑性成形尺度效應(yīng)研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)的快速發(fā)展，微型件在整個微機電裝備制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，微塑性成形技術(shù)作為一種新的微細加工方法被工業(yè)界高度重視。當零件某一尺寸減小到一定程度時，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)研究對象，通過試驗研究了試樣厚度、寬

2、度及晶粒尺寸對材料屈服強度、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，屈服強度隨厚度減小而增大，表現(xiàn)出“越小越強”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，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材料的彈性模量幾乎沒有影響。

3、r>　　采用掃描電鏡對拉伸試樣斷口形貌進行了觀察分析，研究磷青銅薄板延伸率尺度效應(yīng)機理。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時延伸率達到峰值29.2%，當晶粒尺寸繼續(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有限元仿真軟件對磷青銅薄板微彎曲成形過程及回彈進行了模擬分析，得到了彎曲半徑、坯料厚度、晶粒尺寸對回彈影響規(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，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，對磷青銅薄板又進行了不同彎曲半徑、不同坯料厚度及不同晶粒