电塑性效应中的磁场对金属流动应力的影响

电塑性效应是指在金属塑性变形过程中向其塑性变形区通电导致的金属变形抗力急剧下降、塑性显著提高的现象。虽然目前金属的电塑性加工技术已取得较好的实验研究成果,但对电塑性效应的作用机理的研究一直处在探索之中,其中比较关键的问题是电流在材料中产生电塑性效应的机理和电塑性效应中材料的各塑性相关量(变形抗力、延伸率)的理论计算方法。本文从电流引起的磁塑性效应的角度解释了电塑性效应,认为金属塑性的提高是由于电流产生的磁场促进位错从顺磁性障碍物中脱钉。将位错滑移热激活理论与磁场引起的位错滑移激活面积增大理论相结合,得到了电流密度和电流作用下金属拉伸应变速率之间的关系,然后将所得结论代入到金属的本构方程中,得到了电塑性成形过程中流动应力的解析表达式。最后,对铜丝进行了电塑性拉伸实验,实验结果表明在0~2000 A/mm^(2)电流密度范围内,电流作用下的金属流动应力理论计算结果与实验结果相符合。

脉冲强磁场处理对TC4钛合金显微组织及力学性能的影响

研究在脉冲强磁场处理条件下磁感应强度(B=2T、3T和4T)对TC4钛合金材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着B值从2T增加到4T,α相体积分数从49%增加到59%,表明磁场诱发了从β到α的相变。经过磁场处理后,位错密度增加,当B=3T时,位错密度达到最大值,较未处理试样增加了4.8倍;当B=4T时,位错密度有所减小,这是由于磁致塑性效应和位错堆积效应共同作用的结果。经过磁场处理后,合金的强度提高了,当B=3T时,合金强度最高达到1330 MPa,较未处理试样的1236 MPa提高7.6%;当B=4T时,合金强度为1265 MPa,增幅2.3%,合金伸长率为15.66%,较处理前样品的伸长率提高4.8%,实现材料强度和塑性的同步提高,这与位错强化机制和α相的数量、分布和形貌有关。

交变磁场对多晶纯铝位错密度及显微硬度的影响

研究了交变磁场对退火的形变多晶纯铝位错密度及显微硬度的影响。结果表明:在交变磁场中退火后纯铝试样的衍射峰半高宽(FWHM)及显微硬度增加,且半高宽及显微硬度随磁感应强度的增加而增加。交变磁场产生的磁压和位错芯膨胀效应对位错密度的影响很小。位错密度的变化主要归因于磁致塑性效应的作用,即:在交变磁场作用下,位错芯与障碍物之间的相互作用由低能态的单重态转变为高能态的三重态,位错更容易从钉扎处逃逸,促进位错运动。这一效应导致形变纯铝的XRD衍射峰变宽,位错密度增加,硬度提高。

强脉冲磁场冲击处理对铝基复合材料塑性的影响机制

铝基复合材料在加入颗粒相之后,延伸率和塑性变形能力明显降低.为改善其塑性变形能力,通过对比强脉冲磁场冲击处理前后试样内部组织和残余应力的变化特征,研究了磁致塑性效应对铝基复合材料塑性变形能力的影响机理.结果表明:当磁感应强度从2 T变化到4 T时,铝基复合材料中位错密度显著增加,4 T时的位错密度是未加磁场时的3.1倍;3 T,30个脉冲处理后的复合材料中残余应力值从未加磁场时的41 MPa减小为-1 MPa.从原子尺度来看,强磁场导致了磁致塑性效应,从而引起了位错的运动,并促进了位错的退钉扎和可移动位错数量的增加;从材料内部整体结构变化来看,磁场加速了材料内应力的释放速率,降低了材料内部的残余应力,从而改善了铝基复合材料的塑性变形能力.