微觀尺度下的摩擦機(jī)理與測試方法研究.pdf

1、近年來隨著微型零件產(chǎn)品的需求日益增大，微塑性成形工藝作為微觀領(lǐng)域中重要的加工方法，得到迅速的發(fā)展。但是在微觀尺度下，由于材料變形行為尺寸效應(yīng)和摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的宏觀塑性成形工藝?yán)碚摵图夹g(shù)難以直接應(yīng)用于微成形工藝中。因此，進(jìn)行微觀領(lǐng)域中的尺寸效應(yīng)研究具有重要的理論意義和使用價值。
　　本文通過實驗，觀察研究微觀尺度下材料變形行為尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，建立表面過渡層模型以模擬微型圓環(huán)鐓粗過程，結(jié)合實驗研究分析摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，

2、并根據(jù)微成形中鐓擠復(fù)合變形方式提出一種新型摩擦測試方法。
　　首先通過室溫下純銅材料的微型圓柱壓縮實驗，研究分析了試樣尺寸和晶粒尺寸對變形試樣表面形貌和材料流動應(yīng)力的影響。實驗結(jié)果顯示，晶粒尺寸增大、圓柱試樣尺寸減小時，試樣圓柱面的變形非均勻性增大；流動應(yīng)力隨著晶粒尺寸的增大、圓柱試樣尺寸的減小而呈現(xiàn)出降低的趨勢。依據(jù)微塑性成形特點，考慮晶粒變形之間的相互作用，通過考慮過渡層晶粒狀態(tài)，在表面層模型的基礎(chǔ)上建立了表面過渡層模型。對微

3、型圓柱壓縮得到的流動應(yīng)力曲線進(jìn)行了計算，得到三種晶粒對應(yīng)的流動應(yīng)力曲線，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層晶粒的流動應(yīng)力比表面晶粒要高，而過渡層晶粒的流動應(yīng)力則介乎兩者之間。
　　采用表面過渡層模型對微型圓環(huán)鐓粗過程進(jìn)行了模擬，結(jié)合實驗結(jié)果，測量了不同摩擦情況下的摩擦因子。測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在液體潤滑情況下出現(xiàn)了明顯的摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，摩擦因子隨著平均晶粒尺寸的增大、試樣尺寸的減小而增大；而在無潤滑干摩擦情況下，則沒有體現(xiàn)出明顯的摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。