非晶合金不等厚壳体零件热态微冲锻成形工艺与机理

军事及民用工业中器件的微型化促进了微成形技术的发展，而非晶合金因在常温下的优异机械性能和在过冷液相区的高塑性变形能力而成为最重要的微成形材料之一。本项目将针对微型化而产生的微米尺度不等厚壳体类零件，采用塑性理论、工艺试验结合有限元分析的方法，开展热态下的微冲锻成形新工艺研究。包括，1)建立考虑尺寸效应的非晶合金材料本构关系。拟基于建立的Maxwell-pulse本构模型，耦合尺寸效应因素，获得精确的非晶合金热态下微塑性变形的本构模型；2)得到受尺寸效应影响的镦粗增厚规律。拟采用不同尺寸坯料，改变镦粗增厚变形区的尺寸比例，以此获得微尺度下不等厚度壳体类零件的镦粗增厚变形规律；3)基于以上研究，开展热态微冲锻成形工艺试验研究与有限元分析，获得不等厚非晶合金壳体类零件的热态微冲锻成形的一般规律和成形样件。本项目的研究将为非晶合金整体塑性件在实际工程领域微型零件中的应用，提供技术与理论基础。

近年来，以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机电系统受到人们的高度重视，使得生产实际中对微型零部件的需求越来越大，从而推动了各种微成形技术的开发研究。尤其是军事工业中某些重要器件的微型化，更促进了微成形技术的发展。而非晶合金因在常温下的优异机械性能和在过冷液相区的高塑性变形能力而成为最重要的微成形材料之一。本项目将针对微型化而产生的微米尺度不等厚壳体类零件，采用塑性理论、工艺试验结合有限元分析的方法，开展热态下的微冲锻成形新工艺研究。.主要研究内容包括，1) 非晶合金在过冷液相区的热塑性变形的基础研究；2）建立考虑尺寸效应的非晶合金材料本构关系。基于建立的Maxwell-pulse本构模型，耦合尺寸效应因素，获得精确的非晶合金热态下微塑性变形的本构模型；3）得到非晶合金零件的镦粗增厚规律；4）基于以上研究，开展热态微冲锻成形工艺试验研究与有限元分析，获得不等厚非晶合金壳体类零件的热态微冲锻成形的一般规律，为非晶合金整体塑性件在实际工程领域微型零件中的应用，提供技术与理论基础。.基于上述研究，得到了非晶合金在过冷液相区受试样尺寸大小影响的力学性能及变化规律，建立了考虑尺寸效应的非晶合金材料的本构关系，以及得到了冲锻塑性变形时的优化工艺参数，阐述并得到了自由体积及界面接触摩擦是非晶合金材料在塑性变形时具有尺寸效应的根本原因等。根据获得的这些研究数据与结论，对理解非晶合金的变形机理和尺寸效应的本质具有重要的科学意义。.发表标注本基金资助的SCI论文7篇，ISTP论文1篇；获授权发明专利2项；本项目的部分成果是所获2014年中国机械工业联合会一等奖的重要组成部分；毕业硕士研究生1名，另有2名直攻博士研究生，继续从事该基金相关内容的研究。