銅及銅合金由于其優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能在電子行業(yè)受到廣泛應(yīng)用,其中點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)銅合金在電池、散熱、傳感和驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值巨大,但傳統(tǒng)制備方法如熔模鑄造、金屬絲組裝成型等無法有效的調(diào)控點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。激光選區(qū)熔化（SLM）技術(shù)通過調(diào)控工藝可以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)銅合金力學(xué)性能精確調(diào)控的要求,這為制備點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)銅合金提供了一種新穎而又高效的方法。基于此,本文利用SLM技術(shù)制備點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)銅合金,首先針對(duì)所選銅合金體系的SLM制備及熱處理工藝進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,獲得最優(yōu)的制備工藝參數(shù),然后在此基礎(chǔ)上制備點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)銅合金,并對(duì)其進(jìn)行細(xì)/微觀組織結(jié)構(gòu)分析和力學(xué)性能測(cè)試分析,揭示“制備工藝-組織結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能”的關(guān)聯(lián)性。本文采用水霧化制備的Cu-10Sn合金粉末,通過優(yōu)化工藝參數(shù)制備出的Cu-10Sn合金樣品相對(duì)密度達(dá)到99.7%,通過對(duì)其組織結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)Cu-10Sn合金組成為α-Cu固溶體和Cu₄₁Sn₁₁金屬間化合物,晶粒形態(tài)主要為柱狀樹枝晶;所制備的Cu-10Sn合金在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)下屈服強(qiáng)度為392±6MPa,拉伸斷裂強(qiáng)度為749±5MPa,塑性變形為29±2.3%... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多孔金屬材料結(jié)構(gòu)圖

如 Capek[14]利用 SLM 成功制備出高孔隙率和低彈性模量的 31構(gòu)樣品，其力學(xué)性能（壓縮強(qiáng)度 3MPa，彈性模量 0.15GPa）與近。Maskery[15]通過 SLM 技術(shù)制備出梯度密度分布的 AlSi10Mg立了力學(xué)性能與幾何結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性。Xiong[16]結(jié)合有限元模擬成比結(jié)構(gòu)的合金，有望在能量吸收、熱絕緣和聲音振動(dòng)消散方面得過 SLM 制備 Cu 基合金晶格結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少，這可能歸因金的難加工性能[17]�？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)，在利用 SLM 制備點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)材力學(xué)性能的關(guān)鍵因素是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料的組織結(jié)構(gòu)，其及其力學(xué)特性研究一直是材料和力學(xué)界關(guān)注的重要課題。陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)行為表征來，金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究對(duì)象主要為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的均勻點(diǎn)所示，包括金剛石結(jié)構(gòu)和體心立方結(jié)構(gòu)等。其中重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)陣結(jié)的力學(xué)行為特性。

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位碩士論文方法很難精確求得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的各種物理響應(yīng)結(jié)果，因而數(shù)值方法被廣泛應(yīng)as 對(duì) bcc、金剛石點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)開展力學(xué)性能研究，得出在彈性和塑性變形階結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系[18]。Sun 等人通過準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)對(duì)八面體進(jìn)行壓，通過失效分析驗(yàn)證了孔隙率與斷裂強(qiáng)度之間的關(guān)系[19]。吳彥霖等通過對(duì)b石點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析模型，指出 3D 連續(xù)單元法可詳細(xì)分析點(diǎn)陣單部受力特性[20]。在此基礎(chǔ)上，研究人員對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)材料在變形過程中的應(yīng)和結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了分析研究如圖 1-4 所示，按照點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的致密度分為穩(wěn)和失穩(wěn)變形兩種。施加載荷后，兩種結(jié)構(gòu)中塑性變形首先均發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附，但隨著載荷的增加，低密度結(jié)構(gòu)中由于連桿細(xì)長(zhǎng)，在其中間位置發(fā)生嚴(yán)性變形，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)變形，而高密度結(jié)構(gòu)材料發(fā)生均勻的形。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3257092