純ニッケルのマイクロコイニングにおける充填挙動に対する微細構造とキャビティ寸法の相互作用効果

Scientific Reports volume 6、記事番号: 23895 (2016) この記事を引用

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この研究では、マイクロコイニングにおける充填挙動に対する微細構造とキャビティ寸法の相互作用効果を調査しました。 結果は、充填能力がキャビティ幅 t とキャビティ幅と粒子サイズの比 t/d の両方に強く依存することを示しています。 最悪の充填能力に対する臨界比 t/d は、キャビティ幅 t とともに増加し、キャビティ幅 t が 300 μm まで増加すると消失する傾向があります。 マイクロコイニングにおける充填サイズ効果を明らかにするために、摩擦サイズ効果、ツールによる拘束粒子の効果、粒子サイズ、キャビティ幅、およびキャビティ幅と粒子サイズの比を考慮した多結晶充填モデルを提案した。 マイクロコイニングにおける充填機構を調査するために、擬似その場電子後方散乱回折(EBSD)法を提案した。 複数の粒子がキャビティの幅を横切る場合、各粒子は不均一に変形して、変形の互換性を調整します。 キャビティ幅全体に粒子が 1 つだけある場合、粒子は、キャビティ内の変形を調整するために、押出方向に沿ってある程度の延長を備えたいくつかの小さな粒子に断片化されます。 これは以前の理解とは異なります。 次にマイクロコイニングにおける塑性流動を考慮した提案モデルにより充填変形機構を明らかにした。

マイクロ金属部品は、マイクロ電気機械システム (MEMS) およびマイクロ システム テクノロジー (MST) の急速な発展に伴い、自動車、生物医学、家庭用電化製品に広く応用されています1、2、3、4。 過去 20 年間、新しい微細製造技術としての微細成形は、微細金属部品の製造において重要な役割を果たしています。 金属部品の寸法がマイクロスケールまで縮小されると、サイズ効果が発生し、マイクロフォーミングの急速な発展が制限されます5。 微細成形における変形挙動を詳細に調べる必要がある。 Fu et al.6 は、純銅円筒の微小圧縮試験により、粒径の増加または試験片直径の減少に伴って流動応力が減少し、そのばらつきが増加することを発見しました。 微細化に伴う流動応力の減少は、自由表面による表面粒子の軟化効果に基づいた表面モデルおよび修正表面モデル 1,7,8,9,10,11 によって解釈できます。 Wang et al.12 は、表面結晶粒の方位分布を考慮した提案モデルを通じて、微小圧縮における流動応力の散乱を明らかにしました。 Wang et al.13,14 は、微小圧縮において試験片直径全体の粒子が 3 ～ 4 個未満の場合に流動応力が増加することを発見し、表面粒子、内部粒子、および拘束された粒子の影響を考慮した提案モデルを通じてそのメカニズムを明らかにしました。 Chan et al.15 は、純銅の微細押出プロセスにおいて粒子サイズが大きくなるにつれて、不均一な変形の程度が増加することを発見しました。 Cao ら 16 は、粗い粒子の材料を使用すると、押し出されたマイクロピンが湾曲することを発見しました。 Lin et al.17 は、粗粒材料の微細押出における曲率を明らかにするために、結晶塑性理論に基づいたモデルを提案しました。 Meng et al.18 は、段階的微細押出成形とブランキングによって多層フランジ部品を製造し、段階的微細成形における微細構造の進化と破壊挙動に対する粒径の影響を調査しました。 Meng ら 19 は、歯科用アバットメントの熱支援メソ成形における市販の純チタンの微細構造の進化も調査しました。 角形押出物の表面粒子は、激しい変形により等軸構造を生成します。これは、高温でのメソ形成が粒子サイズを粗大化させることなく材料の流れの均質化を促進することを反映しています。 Kim et al.20 は、ECAP プロセスを通じて高品質のマイクロギアシャフトを製造しました。 Wang et al.21 は、非軸対称の微細部品を製造するための欠陥のない冷間鍛造プロセスのためのフィーチャーベースの方法を開発しました。 Yang et al.22 は、微細深絞り加工および微細鍛造プロセスに対する高エネルギー補助の効果を研究しました。 成形性と面粗さが向上しました。 Wang et al.23 は等温微細鍛造プロセスによりマイクロタービンを製造した。 円形リングプリフォームを使用した場合、円形プリフォームを使用した場合に比べて、より高いマイクロブレードを備えたマイクロタービンが製造される。 変形メカニズムを詳細に明らかにするために、Wang et al.24 は、マイクロコイニングプロセスによる充填挙動に対するキャビティ幅と粒子サイズの比の影響を調査しました。 これは、高温でキャビティ幅全体に粒子が約 2 個しか存在しない場合、充填挙動が最悪であることを示しています。 Wang et al.25 は、室温でのマイクロコイニングでも同様の結果を発見しました。 同様の充填サイズ効果も見つかりました。 Ast et al.26 は、電子後方散乱回折 (EBSD) によるナノコイニングプロセスにおける 3 つの異なる粒状材料の微細構造の進化を調査しました。 結果は、単結晶の場合はキャビティの下で強い配向勾配が発生し、超微粒子（UFG）サンプルの場合はキャビティの内部および周囲にサブグレインの形成が発生し、ナノ結晶材料の場合はキャビティ内の粒子のわずかな伸長のみが見られたことを示しました。 。 上記の文献レビューに基づいて、さまざまな研究が検討され、機械的サイズ効果と材料の塑性流動に焦点が当てられていることがわかります。 微細成形プロセス中の粒子間および粒子内の変形挙動は不明なままであり、調査する必要があります。 この研究では、充填挙動に対する微細構造とキャビティ幅の相互作用効果を調査するために、純ニッケルの微細コイニング試験が実施されました。 充填サイズ効果は、キャビティ幅全体に粒子が少数しか存在しない場合に発生します。 マイクロコイニングにおける結晶塑性変形に基づくモデルにより充填挙動を調査し充填機構を解明するために、擬似その場EBSD法を提案した。

図1(a)は、キャビティ幅と結晶粒径の比とマイクロリブの高さ対キャビティ幅の比の関係を示しています。 これは、キャビティ幅が 50 ～ 200 μm の範囲にある場合、キャビティ幅に対するマイクロリブの高さの比率が最初に減少し、その後キャビティ幅に対する粒子サイズの比率の減少に伴って増加する傾向があることを示しています。 キャビティ幅と粒子サイズの臨界比は、それぞれ 1.04、2.08、4.17 です。 臨界比はキャビティ幅に依存します。 最悪の充填特性は、キャビティ全体の粒子の数だけでなく、キャビティの幅にも関係します。 これは、マイクロコイニングにおける最悪の充填特性に対するキャビティ幅と粒子サイズの臨界比が一定であることを確認する参考文献 24、25 の発見とは異なります。 キャビティ幅が 300、400、500 μm に増加すると、臨界比は存在しません。 マイクロリブの高さ対キャビティ幅の比は、キャビティ幅対結晶粒径の比が単調に減少するにつれて増加するだけである。 この状況では、試験片の幅とキャビティの幅の比は、それぞれ 7、8.75、11.7 です。 塑性変形モードがコイニングと押し出しから変更されました。

(a) マイクロリブの高さ対結晶粒径の比とマイクロリブの高さ対キャビティ幅の比との関係 (b) キャビティ幅と結晶粒径がマイクロリブの相対高さに及ぼす影響 (c) マイクロコイニングにおける多結晶モデル小型化とともに。

図1(b)に示すように、充填挙動は粒子サイズ、空洞幅、および粒子サイズに対する空洞幅の比の相互作用の結果です。 この研究では、キャビティ幅と結晶粒径が最大値のときに、キャビティ幅に対する高さの比が最大に達します。 キャビティ幅と粒子サイズの両方が小さい場合、相対的な充填高さは小さくなります。これは、キャビティ幅だけでなく、キャビティ幅全体の粒子サイズと粒子数にも依存します。 充填サイズの影響を分析するために、図 1(c) に示すように、マイクロコイニングにおける多結晶モデルが構築されます。 マイクロコイニングにおける充填能力には、いくつかのパラメータが影響します。 試験片の粒径が小さいほど強度が高くなり、材料の充填に悪影響を及ぼします。 キャビティ幅と粒子サイズに対するキャビティ幅の比率が小さいダイでは、それぞれツールによる制約 13、14 と摩擦サイズ効果 27、28、29、30 により、キャビティを充填することがより困難になります。 これらのパラメータのインタラクティブな効果により、マイクロコイニングにおける最終的な充填能力が決まります。 したがって、キャビティ幅と粒子サイズの両方が比較的大きい場合、変形抵抗と摩擦係数は両方とも比較的低くなります。 対応して、相対的な充填高さは最大に達します。 反対に、図 1(a) に示すように、相対的な充填高さは最小値に達します。 工具によって拘束される粒子の割合は、粒子サイズの増加とともに増加し、キャビティ幅の増加とともに減少します。 キャビティ幅全体の粒子が 2 個未満の場合 (図 1(c))、すべての粒子がツールによって拘束され、拘束された粒子の割合は最大に達します。 拘束された粒子による強化効果と摩擦サイズ効果により、図 1(a) に示すようにキャビティ幅 50 μm および 100 μm で充填能力が最悪になります。 臨界比の違いは、マイクロコイニングにおけるキャビティ幅50μmと100μmの摩擦係数の違いに起因する。 キャビティ幅全体に 1 つの粒子が少ない場合、充填能力はさらに優れています。 この現象の発生は、粒界と粒内の協調変形の能力の違いに起因すると考えられます。 粒子間の協調変形よりも粒子内部の協調変形の方が容易である。 したがって、この領域ではより良好な充填能力が得られる。 そして、現象に関する物理的メカニズムについては、次のセクションで詳しく説明します。

マイクロコイニングでは、通常、キャビティ幅全体に粒子が数個だけ、または粒子が 1 個だけ存在します。 変形領域内の材料が不均一であるため、微細構造分布に依存する変形挙動は不均一になります。 従来のモデルを使用して充填挙動を分析することは困難です。 したがって、その場または準その場での観察と分析が必要であり、必要です。 マイクロコイニングにおける個々の粒子の変形挙動を追跡するために、図2に示すように、マイクロフォーミングにおける準その場EBSD法が提案されています。長方形のサンプルを実験用金型に配置します。 サンプルの主な変形は、ダイのキャビティに近づく領域に集中します。 図2(a)に示すように、サンプルの厚さ方向の片面を研磨し、表面の金型キャビティに近い領域をEBSDを使用してスキャンします。 スキャンされた領域は、サンプルの反対側にマーカーペンでマークされます。 次に、サンプルを金型に配置し、パンチで荷重 30 kN、速度 0.36 mm/min でプレスします。 図 2(b) に示すように、変形したサンプルを金型から取り出し、EBSD を使用して上の同じ領域を再度スキャンします。 したがって、マイクロコイニング前後のトレース領域の粒子の分布は、キャビティ幅500μm、粒径490μmで図2（c、d）に示すように得られます（マイクロコイニング部品の平均信頼指数0.41）。 この研究では、図 2(c) でマークされているように、変形前に g1 ～ g5 で示される 5 つの粒子が明確に識別されました。 変形後、図 2(d) に示すように、5 つの粒子は G1 ～ G5 で示されます。 図 2(c) の変形前の試験片と図 2(d) の変形後の試験片の番号は 1 対 1 に対応しています。 提案された準その場EBSD法により、変形領域における個々の粒子の進化が追跡されます。 変形前後の微細組織特性を比較することで、個々の粒子の変形挙動を解析できます。 図2(c,d)から、キャビティコーナーに近づく粒子の形状は変形後に変化しており、これらの粒子が変形後に明らかな塑性変形を受けることを示しています。 微細構造革命と塑性変形挙動のさらなる分析については、次のパートで取り上げます。

マイクロコイニング前後の粒子分布の準現場EBSD研究の概略設計。

(a) 変形前の微細組織図 (b) 変形後の微細組織図。 (c) 変形前の擬似その場EBSDによる微細構造 (d) 変形後の擬似その場EBSDによる微細構造。

図 3 にマイクロコイニング前後の試験片の変形領域における粒方位分布図を示す。 図 3(a、b) から、変形前では各粒子の内部結晶方位は均一です。 マークされた粒子 (G1 ～ G5) の方向は、変形後に無秩序な色としてコード化されました。 マイクロコイニング後、個々の粒子の結晶方位は程度に応じて変化します。 変化の程度は、個々の粒子の位置に関係します。 5 つのグレインのそれぞれ内の荷重方向のピクセルの配向分布は、逆極で表されます。 配向分布は、図 3(b) の左上隅に示すように、[100] が赤、[101] が緑、[111] が青という色分けによって視覚化されます。 個々の粒子を追跡すると、粒子の方向が変化していることが明らかであり、変形プロセス中の格子の回転を示しています。 いくつかの粒子、例えば粒子 G1 と粒子 G5 (図 3(b)) では、異なる配向を持つ複数のサブ領域も発生し、個々の粒子内の明らかな不均一な塑性変形を示しています。 図 3(c–g) は、5 つの粒子のそれぞれ内の荷重方向のピクセルの配向分布を逆極点図で表したものです。 (c) ～ (g) の黒い点は、個々の粒子の元の方向を表します。 これと比較すると、変形後の粒子ごとに配向が分散しており、同一粒子内であっても塑性変形が不均一であることがわかる。 粒子 G1 は、<001> に近づく方向から <101>-<001> 線および <111>-<001> 線に向かって 2 つの方向に向きを変えます。 粒子 G1 の上部は線 <001>-<111> の方向に回転し、粒子 G1 の下部は線 <001>-<101> の方向に回転します。 粒子 G2 は、<111> に近づくところから <111> まで、<001>-<111> 線に沿って回転します。 粒子 G3 は、<101> に近づくところから <001>-<101> の線まで回転します。 粒子 G4 はグローバルに <111> に向かって回転します。 粒子 G5 は、線 <001>-<101> から線 <001>-<111> まで回転します。 内部粒子の方向性のずれは変形後に発生し、この状況での粒子間および粒子内の不均一な変形によって変形の適合性が維持されることに起因します。

変形下での粒子 G1 ～ G5 の荷重方向に平行な粒子方位の変化。

(a) 変形前の全体的な結晶粒方位の分布 (b) 変形後の全体的な結晶粒方位の分布。 (c – g) は、変形前後の個々の粒子の配向です。

局所的なミスオリエンテーションの特徴としてのカーネル平均ミスオリエンテーション (KAM) は、カーネルの中心の点とその最も近い点の間のミスオリエンテーションを平均することによって計算されます。 KAM は、変形した金属の粒子内の残留塑性ひずみの大きさを評価するための OIM (配向イメージング顕微鏡) のツールとして一般的に使用されます 31,32。 KAM は、局所的な塑性ひずみおよび幾何学的に必要な転位の密度と相関しています 33,34,35。 したがって、粒子内のサブ領域間の塑性変形が均一である場合、低い KAM 値 (角度) が得られます。 一方、粒子のサブ領域間の変形の不均一性が大きいと、KAM 値が大きくなります。 中心からの測定値より5°以上の方位差がある隣接点はカーネルから除外されます。 一般に、KAM 値は再結晶粒では低く (<\1°)、変形粒では高くなります (>1°)。 図4は、図3に示した同じ領域のマイクロコイニング前後のKAM値分布図を示しています。 図４（ａ）から、変形前にはすべての粒子のＫＡＭの値が非常に低い（＜１°）ことがはっきりとわかる。 変形前には塑性ひずみがないとみなしてよい。 これは完全再結晶の熱処理を施した試験材に準じます。 変形後、KAM の値の分布は、異なる粒子および個々の粒子の異なる領域で不均一になります。 KAMのより高い値（1〜4°）は、図4（b）に示すように、主にマイクロダイの入口角度と内部結晶粒の境界に近づく部位に分布しています。 また、各粒子内で KAM 値が変化していることも明らかであり、個々の粒子内の塑性変形が不均一であることを示しています。 マイクロリブの上部では、KAM の値はゼロに近くなります。 これは、変形後に明らかな塑性ひずみがないことを意味します。 図3(f)の結晶粒方位の解析を組み合わせると、マイクロリブの上部の結晶粒は変形していませんが、不均一な粒界変形を調整するために変形後に方向が変化しています。 変形後の結晶粒界における KAM の高い値は、内部結晶粒が変形中に最初に変形されることを意味します。 KAM 値の分布の分析から、変形は異なる粒子、個々の粒子の異なる領域、および粒界で不均一であることがわかります。

KAM 値の分布。

(a) マイクロコイニング前 (b) マイクロコイニング後。

図5にマイクロコイニング前後の粒界分布を示します。 これは、マイクロコイニング後にマイクロダイの入口コーナーと内部粒界に近づくと、小さな角のある粒界が多数形成されることを示しています。 マイクロダイの入口コーナーに近づく双晶境界は、領域内の激しい変形の結果として一般的な大きな角度の境界に変化する。 図 5(c,d) は、粒子 G1 と G2 の長手方向のずれを示しています。 単一粒子を横切るライントレースにおける点間および点から原点までの方向ずれ測定。 点から原点までの方向のずれは、押し出し方向と比較して角度 38°のコーナーで約 30°から 10°に急激に減少します。 これらの変化は、マイクロキャビティの入口隅に激しい塑性変形による証拠のせん断バンドがあることを示しています。 粒子 G3 については、双晶粒界側では、変形後の点と点の原点および点間の距離は、粒界に平行な変形前と比べて変化していません。 変形後の点間距離は、粒界に垂直な変形前に比べてわずかに変化します。 変形後の原点点は、粒界に垂直な変形前のものと比べて周期性が変化する。 また、図5(b)では、小さな角度を持った境界(黄色の線)が粒界に平行に多数分布していることがわかります。 これらの結果は、内部粒子 G3 の変形が軽微であることを示しています。 粒界の領域に近づくと、単一滑りが主な変形モデルになります。

(a) マイクロコイニング前と (b) マイクロコイニング後の粒界分布。 ノッチ (c、d) は、変形前後の全体的な結晶粒方位の分布です。 ノッチ (e、f) は、変形前後の個々の粒子の方向を表します。 (c–f) の黒い点は、個々の粒子の元の方向を表します。 破線は変形後の誤配向を表し、実線は変形前の誤配向を表します。

上記の分析に基づくと、キャビティ幅全体に複数の粒子が存在する場合、不均一な微細構造が処理パラメータの影響と結合するため、充填挙動は複雑になります。 変形度は結晶粒分布に強く依存します。 ツールによって拘束された粒子は大きく変形し、自由表面を持つ粒子は方向を変えるだけで、わずかな塑性変形を伴う不均一な粒子間変形を調整しました。 キャビティ幅全体にわたる内部の粒子の役割は、隣接する粒子との回転と滑りによる不均一な粒子間の変形を調整することです。 したがって、キャビティ幅全体にいくつかの粒子が存在する場合、充填挙動は粒間および粒内の不均一変形によって達成され、変形の適合性が維持され、キャビティが充填されます。

図 6 は、マイクロコイニングの前後のキャビティ幅にわたる 1 つの粒子のみの粒子配向分布を示しています (マイクロコイニング部品の平均信頼指数 0.22)。 図 6(a) から、変形前は領域内の最大粒子の配向が均一です。 粒子の荷重方向におけるピクセルの配向分布は、逆極で表されます。 配向分布は、図 6(a) の左下隅に示すように、[100] が赤、[101] が緑、[111] が青という色分けによって視覚化されます。 粒子を追跡すると、変形後に粒子の方向が元の <562> から <001> に回転したことがわかります。 <001> 配向は材料の流れ方向と一致します。 これは、変形領域内の粒子の結晶方位が材料の流れる方向に回転する傾向があることを意味します。 変形後に多くのゾーンとセルが形成されていることも明確に示されています (図 6(b) に示すように)。 変形後は縦方向に分布するゾーンが形成され、そのゾーン内に横方向に分布する多数のセルが形成される。 形成された縦方向ゾーンと横方向セルは、変形プロセス中の塑性流動に関連しています。

結晶粒方位の分布。

(a) マイクロコイニング前 (b) マイクロコイニング後。

図 7 にマイクロコイニング前後の粒界分布を示します。 これは、マイクロコイニング後に多数の大小の角のある結晶粒界が形成されていることを示しています。 大きな角粒界 (LAGB) は主に押出方向に沿って分布し、新しい小さな粒子を形成します。 小角粒界 (SAGB) は、主に押出方向に対して垂直に分布しています。 新しく形成された粒子は、小さな角度のある粒子境界によって小さなサブ粒子に分割されます（図 6(b) に示すように）。

粒界分布。

(a) マイクロコイニング前 (b) マイクロコイニング後 (c) マイクロコイニング後の方位差角度分布。

図8(a、b)は、マイクロコイニングにおいてキャビティ幅全体に粒子が1つだけある場合のマイクロコイニングプロセスの前後の粒子分布を示しています。 変形前にはキャビティ幅全体に大きな結晶粒が 1 つだけ存在することが明確に示されています。 主な変形は主に大きな結晶粒の内部に集中します。 隣接する粒子が大きな粒子から遠く離れているため、大きな粒子に対する隣接する粒子の影響は限定的であり、無視することができる。 変形後は、図 8(b) に示すように、元の大きな粒子がいくつかの小さな粒子に断片化されます。 より小さい粒子は、溝に流れ込む材料の方向に沿って伸長します。 粒子の断片化と亜粒子の形成のメカニズムは、主にせん断変形を引き起こす塑性流動パターンに依存します。 図8(c)はマイクロコイニング工程における塑性流動の速度分布を示す。 領域Ａにおける流れ方向は、マイクロリブの押出方向と平行である。 キャビティ幅全体にわたって中心から端までの流速分布特性は層状です。 最大の流速はマイクロリブの中心であり、流速はキャビティ壁からの摩擦によりキャビティ中心から壁に向かって減少します。 変形領域 A の材料は、流速の層状分布に応じていくつかの薄い層に分離できます。 せん断変形は、変形中に層間材料の界面で発生します。 領域Ｂにおける流れ方向は、マイクロリブの押出方向に対して傾いている。 領域 B での流速は、(1) 押出方向に沿った方向 (Vx) と、(2) 押出方向に平行な方向 (Vy) の 2 つの部分に分けることができます。 領域 B での流速 Vx は、領域 A の材料の横方向の流れを引き起こします。主すべり面と第 2 すべり面は、図 8(d) に示すように縦方向と横方向に対応しています。 せん断変形により、図7(b)に示すように、変形中に大小の角のある粒界が形成されます。 その後、押出方向に沿って新しい粒子が形成され（図 8（b））、より小さな粒子内にセルが形成されます（図 6（b））。

(a) マイクロコイニング前の結晶粒分布 (b) マイクロコイニング後の結晶粒分布 (c) マイクロコイニングプロセス中の速度場分布 (d) 主滑り面と第 2 滑り面 (e) 変形中の大小の角のある粒界。

この研究では、マイクロコイニングにおける純ニッケル多結晶の充填能力に対する微細構造とキャビティ幅の相互作用効果を調査しました。 結論は次のように導かれます。

充填サイズの影響は、キャビティ幅 t とキャビティ幅と粒子サイズの比 t/d の両方に大きく依存します。 微細構造とキャビティ寸法の相互作用により、t が 50 μm、t/d が 1.04 の場合に充填能力が最悪になります。 臨界比 t/d はキャビティ幅 t とともに増加し、キャビティ幅 t が 300 μm まで増加すると、マイクロコイニングからマイクロ押出への変形パターンの変化により消滅する傾向があります。

マイクロコイニングにおける多結晶充填モデルを,摩擦サイズ効果,ツールによる拘束粒子の影響と粒子サイズ,キャビティ幅,キャビティ幅と粒子サイズの比を考慮して提案した。 これらのパラメータは充填能力に個別にマイナスまたはプラスの影響を与え、それらのパラメータの競合によりマイクロコイニングにおける充填サイズの影響が生じます。

マイクロコイニングにおける充填プロセスを調査するために、擬似その場EBSD法を提案した。 いくつかの粒子がキャビティの幅を横切る場合、粒子間および粒子内は不均一に変形して、キャビティ内の異なる粒子の適合性を調整します。 しかし、マイクロコイニングにおける激しい塑性変形により、キャビティ幅全体に粒子が 1 つしかない場合、押出方向に沿って一定の延長を持った小さな粒子が分布して形成されます。 この発見は以前の報告とは異なり、キャビティ内の激しいせん断変形を考慮した提案されたモデルによって解釈されます。

本研究では、U 字型の微細溝を備えた雌型を設計し、マイクロコイニングプロセスを実施し、マイクロコイニングにおける変形挙動を調査しました。 微細溝の寸法は、幅が 50、100、200、300、400 および 500 μm で、幅に対する溝の深さの特定の比が 3 です。微細コイニング テストを行うために、純度 99.8% の純ニッケルが選択されます。 試験片は精密機械加工プロセスによって製造されました。 長方形試験片の寸法は 5.5 × 3.5 × 2.0 mm、角 R0.5 です。 受け取ったままの材料の微細構造を均質化するために、材料を 500、650、900、1000、1025、および 1100 °C の温度で 3 時間処理し、その後空冷しました。 粒径はそれぞれ 13、23、48、107、267、490 μm の範囲です。 マイクロコイニング試験は、100 kN のロードセルを備えた Zwick 試験機によって実行されました。 変形挙動に対する摩擦の影響を軽減するために、すべてのテストはヒマシ油の潤滑剤を使用して実行されました。 この研究のすべての試験では、試験片は 10 ～ 40 kN の荷重でプレスされ、0.36 mm/分の低いパンチ速度が使用されました。

この記事を引用する方法: Wang, C. et al. 純ニッケルのマイクロコイニングにおける充填挙動に対する微細構造とキャビティ寸法の相互作用効果。 科学。 議員6、23895; 土井: 10.1038/srep23895 (2016)。

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著者らは、中国国家自然科学財団（第 51375111 号、第 51375113 号、および第 51505101 号）、中国ポスドク科学財団（第 2015M571407 号）の財政的支援に感謝の意を表します。

ハルビン工業大学材料科学工学部、ハルビン、150001、中国

Chuanjie Wang、Chunju Wang、Peng Zhang、Debin Shan、Bin Guo

教育省、ハルビン工業大学、マイクロシステムおよびマイクロ構造製造の主要研究所、ハルビン、150080、中国

ワン・チュンジュ、デビン・シャン、ビン・グオ

基礎および学際科学アカデミー、ハルビン工業大学、ハルビン、150080、中国

ジエ・シュウ

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BGとDSがデザインした作品です。 JXとPZが実験を実施した。 Chuanjie W. と Chunju W. は結果を分析し、原稿を書きました。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Wang, C.、Wang, C.、Xu, J. 他。 純ニッケルのマイクロコイニングにおける充填挙動に対する微細構造とキャビティ寸法の相互作用の影響。 Sci Rep 6、23895 (2016)。 https://doi.org/10.1038/srep23895

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受信日: 2016 年 1 月 6 日

受理日: 2016 年 3 月 16 日

公開日: 2016 年 4 月 6 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep23895

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