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九游娱乐平台:FME微铣削中弥散无氧铜的材料去除机理与切屑形成研究

编辑:小编 日期:2025-06-06 13:39 / 人气:

  弥散无氧铜(ADSC)作为颗粒增强金属基复合材料,具备良好的耐磨性和高强度,然而,由于双相材料性质不均匀,加工存在挑战,且针对含纳米颗粒的颗粒增强金属基复合材料(PRMMC)在材料切削变形过程中颗粒的强化机制和行为研究较少。

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  制备不同氧化铝含量的ADSC样品,经打磨、抛光、蚀刻制备ADSC金相试样,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察其微观结构,结果显示测量的氧化铝体积分数接近标称值。建立正交切削有限元模型,模拟不同颗粒体积分数(VFP)下的切削过程。采用Johnson-Cook本构模型描述铜基体的弹塑性变形,设定接触和失效准则,对模型进行网格划分。在自制五轴龙门机床进行微槽铣削实验,改变未切削切屑厚度(UCT),测量切削力;用纳米压痕仪进行纳米划痕实验,观察不同VFP材料的表面形态变化。

  有限元模拟显示,切削时刀具与颗粒接触会使基体材料失效,颗粒周围应力集中,影响应力分布和切屑形成,导致刀具磨损加剧。模拟切削力与实验切削力趋势相符,模拟切削力波动更明显。模拟和实验表明,MUCT随VFP的增加而增大,切屑连续性降低。纳米划痕实验验证了不同VFP材料的塑性流动和最小切削厚度变化规律,特定切削力分析表明颗粒增加了摩擦能耗。拉伸实验和微观结构分析显示,ADSC中氧化铝颗粒钉扎在铜晶界,阻碍晶粒生长,使其弹性模量和抗拉强度提高,断口表面酒窝尺寸减小,晶粒细化。切削时,增强颗粒影响应力分布和晶格结构,在主、次剪切区阻碍基体变形,导致裂纹产生和扩展,VFP越高,切屑连续性越低。ADSC中颗粒导致刀具磨损,主要形式为粘着磨损和涂层分层,VFP越高,刀具磨损越严重。

  研究为ADSC在工程应用中的材料选择和加工技术设计提供了理论指导,也为进一步研究颗粒在材料实质性变形过程中对铜晶粒位错、滑移和变形的影响提供了理论基础。

  氧化铝分散强化铜;颗粒强化金属基复合材料;材料去除机构;微铣削;碎屑形成;最小未切割碎屑厚度

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