论文部分内容阅读
本论文结合国家自然科学基金项目“超声振动辅助介观尺度半固态金属微触变成形的理论和方法研究”(项目编号：50775203),针对半固态成形技术在金属微成形领域的应用这一新课题,研究了半固态A356合金介观尺度微触变成形工艺的关键技术。论文对半固态A356合金高频感应二次加热工艺,半固态A356合金材料高温流动特性及本构模型,微触变成形过程有限元仿真及微触变成形工艺参数分析与优化等方面进行了深入研究,并将半固态微触变成形技术应用于甲醇重整制氢微通道反应器反应载体薄板的制造过程。第一章,主要阐述了论文研究的背景与意义,对金属微成形技术的国内外研究现状,半固态成形技术关键技术环节的国内外研究现状以及半固态微成形课题的国内外研究现状作了详细介绍,并提出了本文的主要研究内容和论文框架。第二章,主要研究了半固态感应二次加热工艺参数,并完成了坯料感应二次加热的方案设计。分析了半固态A356合金高频感应二次加热过程中,坯料微观组织与加热步骤、加热时间、保温时间、保温温度等工艺参数的关系。在工艺参数分析的基础上,对不同尺寸半固态A356合金坯料的感应二次加热方案进行了设计,并对实验结果进行了处理和分析。第三章,主要研究了半固态A356合金高温流动特性及本构模型。利用Gleeble1500D型热模拟机,对半固态A356合金坯料进行单向等温压缩试验,分析了半固态A356合金高温变形行为与变形工艺参数的关系。利用热模拟压缩实验数据,通过多元线性回归分析,建立了半固态A356合金材料稳态流动条件下的本构模型。第四章,主要对半固态A356合金微触变成形过程进行了有限元仿真分析。在Deform-3D中,对半固态A356微触变成形过程建立了热力耦合的刚粘塑性有限元模型,研究了成形速度、摩擦条件等成形参数对成形结果的影响,分析了带微凸台阵列结构零件的微触变成形规律。第五章,主要对介观尺度下带微凸台阵列结构的薄板零件半固态微触变成形工艺参数进行了实验研究,并制造了带微凸台阵列结构的甲醇重整制氢微通道反应器反应载体薄板。首先,设计和搭建了半固态微触变成形实验系统,并基于正交试验设计,研究了带微凸台阵列的薄板零件半固态微触变成形各工艺参数对成形效果的影响。在工艺参数分析的基础上,综合平衡两个优化目标,得到了优化的工艺参数组合。进而将半固态微触变成形技术应用于甲醇重整制氢微通道反应器反应载体薄板的制造过程。第六章,对本文的研究内容进行了总结,并展望了未来的研究工作。