非晶合金在微成形過程中的流動與摩擦行為研究

《非晶合金在微成形過程中的流動與摩擦行為研究》是依託華中科技大學，由李寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非晶合金在微成形過程中的流動與摩擦行為研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李寧
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

非晶合金優異的機械性能、在原子尺度上結構均勻、可超塑性近淨成形等優點使其在微細加工領域表現出廣闊的套用前景。然而，微型化帶來的摩擦效應，給非晶合金微成形工藝及產品質量帶來了很多不利的影響，但關於非晶合金在過冷液態區微成形過程中的界面摩擦行為尚未有深入研究。本項目將以非晶合金的微擠壓成形為對象，系統研究非晶合金在微成形過程中的流動及界面摩擦行為。項目首先研究非晶合金在過冷液態區不同溫度及應變速率微擠壓的粘度特徵及流動行為；通過對非晶合金與模腔表面的接觸狀態進行微觀分析，揭示非晶合金微成形的摩擦機理；對接觸形貌進行簡化，建立表面接觸模型，分析摩擦力形成機制；採用雙杯擠壓實驗及有限元數值模擬獲得非晶合金微擠壓的摩擦係數；最後研究模腔表面粗糙度對非晶合金在過冷液態區微成形過程中界面摩擦行為的影響。本項目的研究將為指導非晶合金超塑性微成形工藝，提高成形件的質量及拓寬其套用範圍具有重要意義。

結題摘要

本項目深入研究了塊體非晶合金在過冷液相區的流動行為，界面摩擦及成形能力等基礎問題。系統研究了塊體非晶合金在不同溫度及成形速率條件下的材料流動與成形能力的關係，發現牛頓流變有利於成形，非牛頓流變不利於成形。提出材料流動時空均勻性是引起牛頓流變利於提高非晶合金成形能力的根本原因。基於上述研究，本項目系統研究了材料流動對界面摩擦行為的影響，發現牛頓流變條件下，界面作用表現為黏著摩擦模型，而非牛頓流變則對應梨溝模型。為了減小界面摩擦的影響，有效提高非晶合金在微尺度模具中的成形能力，本項目引入振動塑性加工方法，系統研究了振動載入對非晶合金成形能力的影響，並提出振動頻率引起的材料軟化及流動分布均勻性是引起成形能力提高的主要原因。此外，本項目探索了非晶合金表面微/微納結構的可能性套用，發現熱壓印成形的非晶合金表面微/微納結構具有超疏水性及高的黏附力，該發現表明非晶合金表面微/微納結構在乾粘附性表面或微液滴傳輸領域具有潛在的套用前景。