《極薄帶材成形中超延展現象的實驗與機理研究》是依託東北大學，由劉相華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：極薄帶材成形中超延展現象的實驗與機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉相華
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
微製造等高技術領域的快速發展,對極薄帶材成形提出了更高的要求。申請者利用自主開發、具有壓縮、剪下、拉拔複合成形功能的新型異步軋機開展極薄帶製備研究，取得了突破傳統理論最小可軋厚度極限、發現工業純銅在複合成形條件下呈現延伸率高達43,000%以上的超延展現象等重要進展，分析認為與微尺度效應有關。在此背景下提出針對以下關鍵科學問題開展研究：（1）以銅為重點兼顧鋼、鋁、鈦等金屬材料，研究成形中出現超延展現象的外部加工條件及材料內部原因；（2）分析微米級極薄帶成形中微尺度效應與材料組織結構變化的關係，探討普通金屬材料出現超延伸現象的微觀機理；（3）建立複合成形條件下考慮微尺度效應的最小可軋厚度新理論，並進行實驗驗證；（4）利用上述超延伸現象最佳化極薄帶軋制工藝，通過減免退火以低成本方式獲得微米級極薄帶樣件。通過本研究掌握超延伸現象的規律；建立極薄帶軋制新理論框架；為低成本高質量極薄帶生產提供理論指導。
結題摘要
金屬極薄帶作為微製造領域所需的材料，一直備受關注。本項目針對組合成形軋制極薄帶時出現的超延展現象，對極薄帶軋制開展了理論、實驗及軋制工藝等多方面的研究。基於軋制實驗和數據分析，以搓軋區比例為特徵參數建立了異步軋制最小可軋厚度新公式，軋制實驗數據與理論計算值吻合較好。對銅、鋁和普碳鋼進行的室溫軋制實驗研究發現，在特定加工條件下出現尺寸效應，材料厚度小於閾值時通常由加工硬化轉變為加工軟化，是普通金屬材料出現超延展現象的內在原因，而組合成形條件下的負輥縫軋制有利於實現超延展。研究了出現尺寸效應時材料的力學性能、微觀組織以及織構取向在軋制過程中的變化；負輥縫軋制在變形區內形成的強烈的三向壓應力狀態、因軋件減薄導致的高靜水壓力和表面層效應等均與超延展現象有關。基於組合成形理念開發了具有卓越減薄能力的組合成形軋機，並已在工業生產環境使用，實現了科技成果向生產力的轉化。將超延展現象的研究發現用於指導現場軋制工藝最佳化，在工業生產環境下未經中間退火軋制出了厚度僅為0.016mm的不鏽鋼極薄帶卷，為低成本極薄帶生產積累了參考數據。
