非晶材料微型齿轮成形的数值模拟研究

"非晶材料微型齿轮成形过程数值模拟的研究，主要关注成形温度和冲头速度对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金在过冷液相区微成形性能的影响，以及这种材料制成微型齿轮时的变形规律。该研究通过自行研制的微成形系统进行热压缩实验，并进行了数值模拟来分析微型齿轮的成型过程。" 本文详细探讨了块体非晶合金在微成形领域的应用，特别是其在过冷液相区的超塑性特性。非晶材料，如Vit.1，由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高耐蚀性，被广泛用于国防装备、精密机械等多个领域。它们在过冷液相区表现出的应变速率敏感性使其在微尺度成形中有显著优势。 作者郭斌、郭晓琳等人进行了热压缩实验，分析了成形温度和冲头速度对尺寸为Φ1×1.5mm的Vit.1块体非晶合金的影响。实验结果显示，非晶合金在特定条件下的变形抗力极低，具备良好的超塑性。这为微小零件的制造提供了新的可能，特别是对于微机电系统（MEMS）部件的批量生产。 文章进一步通过数值模拟，以分度圆直径为1mm的微型齿轮为例，深入研究了齿轮成形过程中的变形规律。分析发现，齿轮的齿根部分经历最大的应变，而齿轮中心的变形最小。这种变形分布有助于优化微型齿轮的制造工艺，确保其结构稳定性。 数值模拟作为一种常用工具，在金属塑性成形过程中扮演重要角色，有限元法作为其中一种方法，通过合理建模和选择适当的求解策略，能有效预测和控制成形过程。然而，实验中也提到高温氧化可能对成形性能产生的负面影响，这是未来研究需要考虑的一个因素。 这项工作揭示了非晶材料在微成形技术中的潜力，为提高微型齿轮和其他微零件的制造精度和效率提供了理论支持和实践指导。通过深入理解非晶材料的变形机制，可以优化加工参数，进一步推动微制造技术的发展。