FeSiB合金微製件粉末電阻熱成形方法及其機理

《FeSiB合金微製件粉末電阻熱成形方法及其機理》是依託深圳大學，由程蓉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：FeSiB合金微製件粉末電阻熱成形方法及其機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：程蓉
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

為克服現有的主流微製件成形工藝變形抗力大、模具壽命短、成形流動距離長及成本高等缺陷，本項目在前期實驗探索的基礎上，針對低成本的FeSiB合金，首次提出一種新穎的粉末電阻熱快速微體積成形方法。該方法利用FeSiB合金粉末之間的電阻熱在微型腔內部進行自身加熱，瞬間即可完成成形。 本項目針對微尺度下FeSiB合金粉末在電阻熱影響下的成形行為特徵和規律展開研究，採用實驗分析結合數值模擬的方法，聚焦研究成形過程中電流場形態、發生畸變和擊穿飛濺現象的科學規律，從根本上掌握這種新穎微體積成形方法的內在機理；進一步地，通過研究微製件非晶區與晶化區微觀組織結構與布局、以及達到單純非晶結構的條件，揭示該方法微製件微觀形態的科學規律，掌握微製件質量的預測和控制，最終開發一種大批量、低成本的FeSiB合金微製件成形方法。本項目的研究可為推動我國微製件成形的理論研究和套用提供新的方法和理論基礎。

結題摘要

本項目首次提出一種新穎的非晶合金粉末電阻熱快速微體積成形方法（Micro Resi-stance Weld Molding，簡稱Micro-RWM）方法。該方法利用FeSiB非晶合金粉末之間的電阻熱在微型腔內部進行自身加熱，瞬間即可完成成形。該方法可以製作滿足緻密度及強度要求的非晶微製件，且工藝過程簡單、成本低。 本項目在研究過程中構建了微細電阻焊接工藝平台。利用掌握的電火花線切割與真空壓力熱擴散焊結合技術擬合製備了三維疊層微電極。分別採用放電和電解兩種方式，使用三維疊層微電極進行了The微型型腔的加工，成功製備了表面粗糙度Ra 0.543的Pd40Cu30P20Ni10非晶合金微模具，用於Micro-RWM成形工藝中。分別對Fe78Si9B13和無磁性的鐵基非晶合金粉末進行了Micro-RWM成形實驗，研究表明：焊接電流控制對電阻焊機輸出能量影響較大；電極直徑越小越利於粉末成形，φ=3 mm時成形較為理想；焊接電流和焊接時間對於成形結果影響較大，實驗驗證，最佳電流為700-1000 A之間，最佳時間為40-140 ms內；相比較於其他鐵基類非晶合金材料，對比研究結果表明：非晶合金材料的磁性對於非晶合金焊接成形的影響極大，強磁性的非晶合金很難成形保持非晶的製件。採用數值模擬結合實驗分析的方法，研究了電流場機理、微製件熱量及傳熱冷卻效應，從根本上驗證了本方法的可行性。 作為拓展研究，本項目還對多層Fe78Si9B13薄帶的微細焊接進行了研究。將微細電阻焊方法套用到了非晶合金塊體成形中，通過研究發現，非晶材料的塊體焊接成形可以依靠材料大電阻率的特性，利用材料自身的電阻熱，在高電極壓力下形成良好的焊接。 通過本項目的研究，為非晶合金微製件成形和大塊體非晶合金的製備提供了實驗指導和理論依據。