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t2紫铜微传动件精密体积成形研究

精密成形工程 2022年第8期14卷 1-12页

作者：王蓓闫超冉家琪龚峰深圳大学机电与控制工程学院深圳市高性能特种制造重点实验室广东深圳518060

目的研究微传动件的体积成形过程,以制备出尺寸精度更高、力学性能更优的微传动件。方法通过单向压缩试验,研究晶粒尺寸、加载速度、成形温度对t2紫铜力学性能的影响规律。通过微模锻试验,研究不同退火态试样对微齿轮填充性能的影响,以... 详细信息

目的研究微传动件的体积成形过程,以制备出尺寸精度更高、力学性能更优的微传动件。方法通过单向压缩试验,研究晶粒尺寸、加载速度、成形温度对t2紫铜力学性能的影响规律。通过微模锻试验,研究不同退火态试样对微齿轮填充性能的影响,以及成形温度对微齿轮尺寸精度和力学性能的影响。利用光学显微镜、超景深显微镜、扫描电子显微镜对材料组织、模具质量和成形结果进行表征。结果随着退火温度的升高,t2紫铜的晶粒尺寸逐渐增大,维氏硬度逐渐降低。在微齿轮填充过程中存在明显的填充尺寸效应,600℃退火态试样填充效果最好。高温模锻获得的微齿轮齿顶圆平均直径为2800.9μm,与理论值2800μm仅相差+0.9μm,而常温模锻获得的微齿轮齿顶圆平均直径为2761.2μm,与理论值2800μm相差-38.8μm。与常温模锻成形的微齿轮相比,高温模锻成形的微齿轮尺寸精度得到了极大提高,但硬度出现了不同程度的降低。结论随着晶粒尺寸的增大、加载速度的降低和成形温度的升高,t2紫铜的流动应力逐渐降低。600℃退火态试样填充性能最好,高温模锻可以成形出尺寸精度更高的微传动件,但其力学性能有所降低。最后,成功装配出可以平稳传动的微传动装置。

关键词： t2紫铜微传动件体积微成形高温模锻

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应变速率对t2紫铜热变形行为的影响

塑性工程学报 2023年第11期30卷 106-115页

作者：葛业豹张春雨缑瑞宾于敏安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 安徽科技学院机械工程学院安徽凤阳233100 北京工业大学材料与制造学部北京100124 安徽科技学院建筑学院安徽蚌埠233000

为研究t2紫铜热变形行为与应变速率的关系,在不同的试验温度和应变速率下,采用电子万能试验机及高温环境箱对t2紫铜进行了准静态拉伸试验,采用光学显微镜对t2紫铜进行了微观组织观测。结果表明,当温度为20~250℃、应变速率为10~(-4)~10~... 详细信息

为研究t2紫铜热变形行为与应变速率的关系,在不同的试验温度和应变速率下,采用电子万能试验机及高温环境箱对t2紫铜进行了准静态拉伸试验,采用光学显微镜对t2紫铜进行了微观组织观测。结果表明,当温度为20~250℃、应变速率为10~(-4)~10~(-2) s~(-1)时,材料的抗拉强度最小值为629 MPa,最大值为767 MPa,变化率为21.94%;而屈服强度的最大、最小值分别为636和584 MPa,变化率为8.90%。通过Ludwick模型模拟,发现其应变硬化指数和强化系数均与温度成正相关,与应变速率负相关。在塑性变形阶段,材料的应变硬化、动态回复及动态再结晶并存,升高温度加剧了材料的锯齿流变行为。从微观组织中发现,升高温度、降低应变速率均使得变形孪晶增多,增加了位错运动的密度。结合试验结果建立了t2紫铜的Arrhenius双曲正弦与Johnson-Cook的本构模型,并验证了精确度。

关键词： t2紫铜应变硬化动态软化微观组织本构模型

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t2紫铜薄板组织特征与抗拉性能的研究

T2紫铜薄板组织特征与抗拉性能的研究

作者：葛业豹安徽工程大学

学位级别：硕士

随着轻量化、微型化发展战略在机械、船舶、航空航天等领域的持续推进,t2紫铜薄板因具有良好的导电性和延展性被广泛应用于精密仪器中。减小板厚是实现轻量化和微型化发展战略的有效方法,但随着板厚的不断减小,材料性能的“尺寸效应”... 详细信息

随着轻量化、微型化发展战略在机械、船舶、航空航天等领域的持续推进,t2紫铜薄板因具有良好的导电性和延展性被广泛应用于精密仪器中。减小板厚是实现轻量化和微型化发展战略的有效方法,但随着板厚的不断减小,材料性能的“尺寸效应”问题愈加明显,同时,微型零部件的服役温度波动范围不断增加,进而影响微型零部件的安全性能。因此,揭示不同服役温度下薄板力学性能的尺寸效应对于保障微型零部件的安全运行具有重大理论研究意义和工程应用价值。本文以9种厚度的t2紫铜薄板为研究对象,对其不同服役温度下抗拉性能的尺寸效应开展试验和理论研究。首先,通过研究不同温度条件下微观组织形貌特征,揭示t2紫铜薄板微观组织中晶粒尺寸的变化规律;其次,采用准静态拉伸试验研究不同温度下t2紫铜薄板抗拉性能的尺寸效应,构建板厚和服役温度双参数的材料强度与延伸率预测;第三,基于t2紫铜薄板微观组织特征和抗拉性能变化规律,构建温度-板厚-晶粒尺寸三参数材料强度与延伸率预测模型;最后,通过对t2紫铜薄板在不同温度下的热行为进行研究,揭示应变硬化与动态软化行为机理。本文的主要研究成果如下:(1)t2紫铜薄板RD-tD面的晶粒形状整体较为规则,平均晶粒尺寸d随着板厚t及服役温度的增加而增大,但增加的幅度(35)d(35)t很小,数值主要在0～0.03范围内;室温下t2紫铜薄板ND-RD面与RD-tD面的平均晶粒尺寸相近,但ND-RD面微观组织出现轧制结构与圆整晶粒并存现象。(2)板厚和温度对t2紫铜薄板的抗拉性能均有影响显著,以板厚等于0.20 mm为临界点,t2紫铜的强度初始迅速增加,然后急剧下降,最后趋于稳定。而伸长率先逐渐增加,在板厚达到0.60 mm后而逐渐稳定下来。抗拉强度和伸长率随着温度的升高而增加,而屈服强度随温度的升高而线性下降;t2紫铜薄板拉伸断口包括脆性与延性断口两种类型,在20℃下其断口多以平断口为主,而随着服役温度的提高,拉伸断口表现为剪切型断口。(3)基于前文抗拉性能试验数值、晶粒尺寸测量结果,分析两者与服役温度、板厚之间影响规律,提出了参数η(η=t/d),并以t、t、d和η为t2紫铜薄板强度和延伸率的评价参数,揭示了强度与评价参数(t和η)之间的Lorentzian函数关系、强度与t之间的Linear关系,建立了t2紫铜薄板的t-t-Rm/t-η-Rm、t-t-Rel/t-η-Rel强度经验预测模型和t-t-δ/t-η-δ延伸率经验预测模型,强度模型和延伸率模型的预测误差分别小于2.39%和5.2%。(4)基于Ludwick模型,以服役温度、应变速率为评价参数,揭示了t2紫铜薄板在准静态拉伸过程中的应变硬化和动态软化行为变化规律及影响机制;t2紫铜薄板在塑性阶段产生动态软化效应和流动锯齿行为,动态软化效应与应变硬化并存;随着温度的上升或者应变速率的降低,流动锯齿呈现传播型(A)、跳跃型(B)和随机型(C)三种不同类型的锯齿;通过对Arrhenius双曲正弦方程与Johnson-Cook流动应力模型分析,构建了t2紫铜薄板的t2-A和t2-J-C流变应力模型。

关键词： t2紫铜抗拉性能微观组织尺寸效应强度模型

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磁场辅助激光焊t2紫铜熔池数值仿真与验证

激光与光电子学进展 2023年

作者：梅丽芳黄继飞严东兵杨军刘洋张明军厦门理工学院机械与汽车工程学院长沙理工大学汽车与机械工程学院

针对激光焊接紫铜能量耦合效率低与过程稳定性差的问题，本文通过采用添加辅助磁场的方法以增大焊接母材对激光能量的吸收，并建立磁场辅助激光焊接t2紫铜的数值仿真模型。对比分析有无磁场下熔池的温度场和流速场，探究磁场的添加对激... 详细信息

针对激光焊接紫铜能量耦合效率低与过程稳定性差的问题，本文通过采用添加辅助磁场的方法以增大焊接母材对激光能量的吸收，并建立磁场辅助激光焊接t2紫铜的数值仿真模型。对比分析有无磁场下熔池的温度场和流速场，探究磁场的添加对激光焊接紫铜熔池温度分布与流体流动演变规律的影响。研究发现，附加磁场后，熔池最高温度升高，由未加磁场的4476K上升至4868K，上升了约8.7%；熔池平均流动速度降低，其中最大速度降低了约21.97%；当仿真时间处于280ms，未附加磁场的焊件熔池熔宽和熔深分别为2.12mm和1.29mm，附加120mt强度磁场后熔宽和熔深变化为2.26mm和1.34mm；最后，将仿真的熔合线形貌与试验获取的熔合线形貌进行拟合对比，两者熔合线有较高的契合度，验证了本文所建立的数值仿真模型的准确性。

关键词：激光光学磁场 t2紫铜激光焊接温度场熔池流场

6061铝合金/t2紫铜异质搅拌摩擦焊接头组织性能研究

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6061铝合金/T2紫铜异质搅拌摩擦焊接头组织性能研究

作者：孙炜佳吉林大学

学位级别：硕士

当前,搅拌摩擦焊(Frication stir welding FSW)已经成功解决了众多传统焊接方式难以完成的焊接难题,成为铝、镁等轻金属焊接的首选。异种金属焊接为近年来的研究热点和难点之一,铝-铜异种金属FSW更因其潜藏的巨大工业价值在国内外得到... 详细信息

当前,搅拌摩擦焊(Frication stir welding FSW)已经成功解决了众多传统焊接方式难以完成的焊接难题,成为铝、镁等轻金属焊接的首选。异种金属焊接为近年来的研究热点和难点之一,铝-铜异种金属FSW更因其潜藏的巨大工业价值在国内外得到了广泛研究。本课题组通过前期研究发现,在铝-铜FSW中选用不等厚度的金属母材能降低焊接工具(搅拌头)的磨损。基于此,本文选择厚度为2.5 mm的6061-t6铝合金板与2 mm的t2紫铜板来进行焊接。研究了工艺对于焊接的影响。实验结果显示工艺参数对于焊接的影响主要体现在以下两个方面。一是工艺影响了焊接热量。过高的热量输入会导致搅拌头粘连焊接金属,焊接件发生背部粘连;而过低的热量输入会导致材料流动性不足,形成焊接缺陷。二是工艺参数影响焊接中的材料流动。转速直接影响着焊接中的材料流动,焊速则是通过影响热量输入进而影响材料塑化程度来影响材料流动。研究了本文所获得的最优工艺参数下接头的组织与性能。当主轴转速1500 r/min、焊速40 mm/min、搅拌头下压量2.25 mm时焊接成型质量最佳。对于该参数下接头进行了室温拉伸性能、显微硬度测试,运用超景深显微镜、扫描电镜、EDS能谱仪等仪器进行了微观组织表征。结果显示,接头连接效率达到72%;接头显微硬度分布为“W”形,热机械影响区(thermo-mechanical affected zone tMAZ)硬度降低,搅拌区(St ir zone SZ)区域硬度与母材区硬度相近。断口微观表征结果显示断裂模式为混合断裂模式,在韧窝底部存在铜颗粒。EDS线扫描发现铝-铜扩散层厚度约为2μm。结合霍尔佩奇公式分析后认为铜颗粒与扩散形成的金属间化合物共同影响了接头性能。研究了接头水平、垂直方向上的材料流动情况。将SZ区域分为轴肩影响区、搅拌针影响区、底部锻压区三个区域。水平方向上,材料流动主要受搅拌头倾角以及焊接材料性能影响。倾角的存在造成轴肩影响区轴肩前侧材料流动速度高于后侧,6061铝合金与t2紫铜性能差异导致搅拌针影响区6061铝合金侧材料流动速度低于t2紫铜侧。垂直方向上,材料流动主要受搅拌头倾角、搅拌针螺旋槽以及搅拌头旋转方向影响。倾角的存在导致材料绕搅拌针流动时受到了垂直方向分力;搅拌针螺旋槽导致该垂直分力进一步增大,材料垂直方向流动加强;搅拌头旋转方向则与搅拌针螺旋槽旋向共同作用,影响了垂直方向材料的流动方向。研究了热工况对焊接的影响。实验结果表明,接头拉伸性能随着热工况温度的升高而下降,断裂形式由混合断裂向脆性断裂过度。SZ显微硬度明显升高,母材区硬度降低。扩散层厚度随热工况温度升高逐渐增大,分析后认为增大的扩散层厚度导致断裂形式转变。扩散生成的金属间化合物为硬脆相,这导致了SZ区域硬度的升高。母材区由于在热工况下经历了回复与动态再结晶过程,硬度下降。推出了扩散层厚度与材料拉伸性能的函数关系,发现当扩散层厚度低于4μm时,焊接工件拉伸性能会随着扩散层厚度增加急剧下降。应用自由能理论对于金属间化合物生成类型进行了解释,发现当铜-铝元素比低于37%时,AlCu容易生成;铜-铝元素比高于65%时,AlCu容易形成;铜-铝元素比介于37%～55%时,Al Cu容易生成。

关键词：搅拌摩擦焊 6061铝合金 t2紫铜焊接工艺微观组织力学性能材料流动

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t2紫铜接地端子失效原因分析

高速铁路新材料 2022年第3期1卷 74-77页

作者：王玉婷杨其全吕晶中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京100081

某车辆用接地端子批量出现表面裂纹,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析等试验手段对1件典型伤损接地端子裂纹性质及成因进行分析。结果表明:裂纹起源于接地端子表面,为疲劳裂纹。接地端子经成型加工后,管材厚度变薄,为薄弱位置... 详细信息

某车辆用接地端子批量出现表面裂纹,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析等试验手段对1件典型伤损接地端子裂纹性质及成因进行分析。结果表明:裂纹起源于接地端子表面,为疲劳裂纹。接地端子经成型加工后,管材厚度变薄,为薄弱位置,端子的固定部位与压接部位为拱形过渡,与设计不符。服役过程中,固定部位与过渡部位交界处上表面受到拉应力作用,易产生应力集中,导致裂纹萌生并扩展。

关键词：接地端子应力集中疲劳裂纹 t2紫铜

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t2紫铜微正挤压件表面形貌与微观组织分析

材料科学与工艺 2013年第5期21卷 139-142页

作者：王传杰王春举程利冬郭斌单德彬哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

为便于取出微正挤压零件,设计了具有分瓣式结构的微正挤压凹模,并成功成形出最小挤出杆直径为0.25 mm的微正挤压件.采用扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜对微正挤压件的表面形貌及微观组织进行了观察。结果表明,随着挤出杆尺寸的减小或... 详细信息

为便于取出微正挤压零件,设计了具有分瓣式结构的微正挤压凹模,并成功成形出最小挤出杆直径为0.25 mm的微正挤压件.采用扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜对微正挤压件的表面形貌及微观组织进行了观察。结果表明,随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增大,内外层材料的非均匀塑性变形程度增加;当挤出杆尺寸降低到亚毫米尺度时,微挤压成形件发生了一定弯曲;微正挤压件纵向和横向微观组织的非均匀分布表明,在微正挤压成形过程中材料在纵向和横向上都经历了严重的非均匀塑性变形.材料的非均匀塑性变形程度是随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增加而不断增加的.

关键词：微成形正挤压尺寸效应 t2紫铜表面形貌微观组织非均匀变形

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304不锈钢/t2紫铜超薄板激光搭接焊

中国激光 2017年第8期44卷 124-132页

作者：周学凯米高阳刘森胡席远王春明华中科技大学材料科学与工程学院湖北武汉430074 恩耐激光技术(上海)有限公司上海201203

采用波长为1070nm的光纤激光,对厚度均为0.2mm的304不锈钢和t2紫铜超薄板进行了激光搭接焊。采用钢-铜-钢三层搭接方法时,能得到良好的焊缝和较宽的工艺窗口。焊缝显微结构呈现出与焊缝边缘平行的黑色层状花纹。能谱分析结果表明,焊缝... 详细信息

采用波长为1070nm的光纤激光,对厚度均为0.2mm的304不锈钢和t2紫铜超薄板进行了激光搭接焊。采用钢-铜-钢三层搭接方法时,能得到良好的焊缝和较宽的工艺窗口。焊缝显微结构呈现出与焊缝边缘平行的黑色层状花纹。能谱分析结果表明,焊缝下部的铜含量高于上部的。显微硬度测试结果表明,接头硬度最低区域为铜层热影响区,单侧热影响区的宽度在1mm左右。拉伸试验结果显示,断裂位置处于铜层热影响区,其最大拉伸强度为213 MPa。

关键词：激光技术激光焊接超薄板焊接异种金属 304不锈钢 t2紫铜

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t2紫铜在静态人造海水中的腐蚀行为

材料保护 2018年第2期51卷 14-17,52页

作者：陈云飞李争显王浩楠王毅飞彭易发刘林涛东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 西北有色金属研究院陕西西安710016 西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

目前,对铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀与防护有一定研究,但利用铜合金溶出铜离子应用于海洋防污的报道较少。以t2紫铜为研究对象,采用电化学工作站、ICP原子发射光谱分析仪、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)研究了t2紫铜在30℃静态人造海水... 详细信息

目前,对铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀与防护有一定研究,但利用铜合金溶出铜离子应用于海洋防污的报道较少。以t2紫铜为研究对象,采用电化学工作站、ICP原子发射光谱分析仪、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)研究了t2紫铜在30℃静态人造海水中浸泡不同时长的铜离子释放速率及其腐蚀行为。结果表明:t2紫铜在30℃静态人造海水中的腐蚀速率与铜离子释放速率随着浸泡时间的延长呈现先迅速增大而后减小并逐渐趋于稳定的趋势;t2紫铜在静态人造海水中浸泡72~144 h内的铜离子释放速率能达到抑制藤壶附着的最低值10μg/(cm^2·d),随着浸泡时间的延长,t2紫铜浸泡144 h后的铜离子释放速率不能满足抑制藤壶附着的海洋防污要求;t2紫铜在静态人造海水中的腐蚀产物中包含Cu、O、Cl这3种元素。

关键词： t2紫铜人造海水铜离子释放速率海洋防污