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纯钛微针塑性成形及数值模拟研究

曹常印  
【摘要】:微型化产品在工业中得到了越来越广泛的应用,特别是在电信、微电子、微机械等产业中更是发挥了越来越重要的作用。在医用领域经皮给药用微针取得越来越广泛的应用。塑性微成形技术继承了传统塑性加工技术生产效率高、材料利用率高、力学性能好等优点。本文使用塑性微成形的方法实现微针的成形。具体内容如下: (1)选择纯钛TA1做为微针成形的材料。通过对不同板厚的纯钛TA1板在不同速度下进行拉伸试验,研究板厚和拉伸速度对纯钛TA1板的成形性能的影响,并通过微成形理论和纯钛的塑性成形机理对实验结果进行解释,通过对比得到纯钛TA1板材进行微针成形的最佳成形条件。 (2)根据纯钛微针的形状和尺寸,选择镦挤工艺进行单个微针成形。设计两种微针镦挤成形模具,并选择合适的加工方式和有效的检测设备保证微针成形用镦挤模具符合试验要求。在不同应变率下,使用不同板厚的纯钛TA1板进行微针镦挤实实验。 (3)使用扫描电镜观察微针形貌,分析不同条件对微针形状的影响。分析不同条件下进行微针镦挤成形实验所得的力-位移曲线,得到板料厚度、镦挤速度和不同凹模形状对力-位移曲线的影响。 (4)在DEFORM-3D有限元模拟软件平台下,定义纯钛TA1应变率相关的材料模型,分析微针镦挤成形,模拟结果与实验结果基本吻合。 (5)选择挤压工艺进行微针阵列的成形,运用DEFORM-3D软件中建立的材料模型,分析微针间距和微针位置对于微针阵列成形的影响,指导微针阵列挤压成形模具设计。


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