镁合金热微挤压工艺研究+文献综述(2)
2.4 热微挤压 19
2.5 组织观察与分析 20
2.6 硬度测试 21
2.7 力学性能测试 22
3 实验结果及分析 23
3.1 等径角挤压变形 23
3.1.1 挤压道次对试样外观形态的影响 23
3.1.2 等径角变形后的组织变化 24
3.1.3 等径角变形对AZ31镁合金力学性能的影响 25
3.1.4 等径角变形对AZ31镁合金硬度的影响 27
3.2 热微挤压件外形与尺寸 30
3.2.1 AZ31热微挤压件的微观组织 32
3.2.3 热微挤压变形后AZ31镁合金的硬度分布 36
结 论 41
致 谢 42
参 考 文 献 43
1 绪论
随着工业微型化的发展，微型机械的发展越来越受到重视，而微塑性成形则成为制造微型设备和零件的一个非常重要的方法，微型设备在越来越多的重要场所被使用，因此对微型零件的强度、硬度等要求也越来越高。镁及镁合金具有比强度，减振性好，电磁屏蔽能力强，良好的加工性能，尺寸稳定性等优点，且镁合金在200℃高温下具有较好的微成形性。在航天航空、汽车、电子、微型机械等领域，镁合金的微成形技术必将具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
1.1 微成形技术
1.1.1 微成形技术的基本概念
微成形是指以塑性加工的方法生产的零件或结构至少在二文方向上尺寸处于亚毫米级的技术[1]。它继承了传统塑性加工技术生产效率高、材料利用率高、 力学性能好等优点，可以采用各种塑性加工方法，如冲裁、拉伸、挤压和弯曲等，精密成形各种复杂形状的微型零件，广泛运用于电子和微机械产品中[2]。一般地，将零件上具有相近尺度的几何要素（线、面、体）所构成的微小结构定义为零件的特征结构，将制件的名义尺寸定义为特征尺寸。特征尺寸为亚微米级的制件称为微零件，具有亚微米或微米级特征结构的制件称为微结构零件。同时，在成形过程中表现出微尺度效应的是微成形工艺的根本特征[3]。
1.1.2 微成形的理论研究
微成形并不是传统塑性成形工艺简单的几何缩小，产品尺寸的微型化使得材料的成形行为发生了根本的变化，由于尺寸效应的存在，使得传统的塑性加工工艺无法按相似理论比例缩小成形微型零件加工工艺。微成形的理论研究主要集中在尺寸效应和微成形的塑性力学这两方面上。
1.1.2.1 尺寸效应
概括地讲，尺寸效应是指在微成形过程中由于制品整体或局部尺寸的微小化引起的成形机理及材料变形规律表现出不同于传统成形过程的现象。出现尺寸效应的原因，目前可以理解为，与宏观成形相比，微成形制品的几何尺寸和相关的工艺参数可以按比例缩小，但有一些参数仍然是保持不变的，比如材料的微观晶粒度及表面粗糙度等，从而引起材料的成形性能、变化规律和摩擦性能等表现出特殊的变化[4]。由于尺寸的微小化，金属成形不再是以前简单的金属塑性加工，它已经变成了多种学科交叉的边缘技术，涉及物理、物理化学、材料科学、制造技术等研究领域，具有独特的特点。当金属成形工艺按比例缩小到一定尺寸时，金属的成形行为会发生一定的变化，除了工艺参数的影响外，导致这些变化的主要原因是尺寸效应，它对金属的流动行为和摩擦产生重要的影响。U．Engel[5]在按照等比例缩小进行圆环镦粗实验中研究了微成形中的摩擦，结果发现随着试件微型化增加，其摩擦增大。M．Geiger等人[1]通过对不同尺寸微型圆柱坯料进行镦粗实验发现，材料的流动应力随着坯料尺寸的减小而减小。因此，运用传统塑性成形工艺加工金属微型零件时，必须考虑尺度效应对零件的影响，如坯料的晶粒大小和位置取向、微零件的尺寸和形状、摩擦力的作用及模具对零件的附着力等。影响尺度效应的主要因素有：材料属性，工件形状、尺寸及表面特征等。