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电脉冲对材料性能的影响分析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:电脉冲在金属领域中的使用得到了广泛的探讨和关注。最近,倾向于电脉冲处理的多方面研究迅速开展。例如,Li 等证实电脉冲对合金凝固可以起到细化晶粒的结果[11]。忒克墨等研究发现,当高能电脉冲的有效电流密度大于一定值时,可以大大加速材料回复和初始再结晶的过程[12]。

电脉冲对材料性能的影响分析

电脉冲在金属领域中的使用得到了广泛的探讨和关注。例如,Gao 等发现电脉冲可以提高材料的延伸率抗拉强度[4];Jiang 等研究发现电脉冲可提高材料的拉伸断裂行为和机械性能[5];Zhang 等指出了电脉冲在材料滚压过程中会产生推进作用,并利用电脉冲改善了材料的轧制过程,减小了切削力和表面粗糙度[6,7];Tang 等发现不同频率的脉冲电流对不锈钢304L 拉伸程度不同[8];Xu 等发现AZ31 镁合金带材在加电轧制的区域有更好的粗糙度与较小的变形抗力,即通过电塑性轧制可以缩短镁合金的退火时间[9];Ye 等研究了高能电脉冲在钛合金轧制过程中可以得到更好的轧制形状和机械性能[10]

最近,倾向于电脉冲处理的多方面研究迅速开展。例如,Li 等证实电脉冲对合金凝固可以起到细化晶粒的结果[11]。忒克墨等研究发现,当高能电脉冲的有效电流密度大于一定值时,可以大大加速材料回复和初始再结晶的过程[12]。Zhu 等研究发现,高能电脉冲可以快速使NiTi 形状记忆合金内部时效析出弥散的第二相,并在很短时间内表层可以生成一层略薄的氧化钛(镍)薄膜,不仅可以阻碍材料在加工过程中的过度氧化,也降低了材料的损耗,而且提高了材料的表面硬度[13]。Tang 等科研人员经过一系列的理论和实验研究发现,高能脉冲电流不仅可以显著地减小材料加工中的变形抗力,使镁合金在轧制过程中的变形抗力降低9%以上,还能够使镁合金在拉拔过程中的变形抗力降低26%以上,也能够使304L不锈钢在拉拔过程中的变形抗力降低10%以上,而且可以实现低温动态再结晶过程,能耗降低,晶粒细化,力学性能提升,基面织构得到弱化[13,14]

总而言之,电塑性的应用效果可归纳为以下几类[15]

(1)金属的拔丝工艺方面。实验表明,加电拔丝机械性能好,相较于普通拔丝,其塑性增加6%~8%,屈服强度增加5%~8%,该技术在钢丝产业上可以直接使用。

(2)难成行或低塑性材料的辊压加工。电辊压生产的薄丝带质量好,无裂缝,性能好,塑性增加,断裂强度是其冷态的70%~80%,相比一般辊压工艺的要求条件,成形工艺得到大大简化,免除了真空和高温等条件。(www.xing528.com)

(3)特别适用于难成形的高弹性合金、高熔点金属、金属间化合物、导电粉末冶金、陶瓷材料等的成形和加工。

(4)已成为新强化技术来改善金属材料质量和组织状态。

(5)作为一种新工艺来降低金属中的弹性应力、残余应力、局部应力,防止变形,提高材料的精度和耐蚀性能。

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