超音波振動條件下磁控濺射納米材料超塑變形機理研究

《超音波振動條件下磁控濺射納米材料超塑變形機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由蔣少松擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超音波振動條件下磁控濺射納米材料超塑變形機理研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣少松

項目摘要

磁控濺射可快速、穩定地製備純度高、孔隙率低、晶粒尺寸分布窄的納米材料，但目前磁控濺射主要套用於表面鍍膜。本申請將開拓磁控濺射納米材料在塑性成形領域的基礎研究，發掘其超塑性，並引入超音波的布萊哈效應降低成形溫度，實現成形過程中的晶粒尺寸控制。率先研究超音波振動條件下磁控濺射納米材料的高溫力學性能，探索變形過程中的微觀組織演變，分析超音波振動參數對超塑性能及熱穩定性的影響規律，進行超音波作用下聲熱力三場耦合的有限元分析，開展超音波輔助磁控濺射納米材料的超塑微成形。揭示超音波振動條件下磁控濺射納米材料的超塑性變形機理，明確超音波對組織特性、超塑性能的影響機制及宏微觀互動作用機理，實現材料的延伸率達到200%以上，建立超聲條件下的磁控濺射納米材料的超塑性本構方程，掌握超音波輔助微成形的關鍵控制因素及最佳化手段。研究成果將為超音波振動條件下磁控濺射納米材料變形理論及其超塑微成形奠定理論基礎。

結題摘要

目前磁控濺射主要套用於表面鍍膜，尚無將其與襯底剝離進行塑性變形研究的報導。超音波振動輔助金屬塑性成形技術是在成形過程中施加超聲振動，利用“布萊哈效應”對金屬進行塑性加工。許多國內外的學者已就該領域展開了研究，但目前對於箔材的大功率超聲振動輔助塑性變形特性的研究很少。本項目進行了磁控濺射納米材料在塑性成形領域的基礎研究，並引入超音波振動的布萊哈效應進行了納米材料的超塑性變形研究。使用自行設計製造的超聲發生裝置了鈦箔超聲振動輔助拉伸試驗，採用隔波材料最佳化了聲波不影響力感測器條件下的塑性變形，使聲波只作用在變形材料上。並通過改變施加超聲次數，分析了超聲振動對鈦箔拉伸變形過程的影響規律；觀測拉伸變形前後試樣的微觀形貌及內部位錯組織，對比分析施加不同次數的超聲振動後材料微觀組織的變化情況，研究鈦箔塑性變形過程中超音波的作用機制及原理；通過進行超聲振動輔助翻孔試驗、彎曲試驗以及脹形試驗。研究了超聲振動條件下磁控濺射納米材料的室溫/高溫力學性能，揭示了變形過程中的微觀組織演變，掌握了超音波振動對材料塑性變形性能及超塑性的影響規律。本項目明確了磁控濺射納米材料與基體剝離的濺射方法，掌握了超音波振動作用下箔材在塑性成形過程中的位錯形態、分布與運動，掌握了微觀組織的演變規律，揭示了超音波輔助塑性變形機制，掌握了磁控濺射材料在超聲振動條件下的超塑性變形能力，探明了超聲振動變形機制的影響。研究重點分析了超聲振動條件下位錯的滑移特性及晶粒長大機理，總結了不同工藝參數對材料微觀組織的作用效果。在此基礎上，完成了超音波輔助條件下箔材的微成形，實現了超音波振動條件下的微塑性成形。