镁锂合金微型热管电场辅助超塑挤压成形

目的解决新一代轻质镁锂合金微型热管加工难度大、尺寸精度差、性能不稳定的难题。方法对镁锂合金坯料施加脉冲电流,利用脉冲电流产生的电致超塑性效应提高塑性变形能力,降低镁锂合金微型热管的加工难度。利用有限元仿真和实验相结合的方法,分析微型热管电场辅助超塑挤压过程中微型热管的变形行为与缺陷演变。结果电场辅助超塑成形的挤压力远低于相同温度下纯加热成形的变形力,能够单道次挤压出Φ2 mm的微细热管。结论与相同温度下的纯加热成形相比,电场辅助微型热管超塑挤压成形的变形抗力降低了50%,证明电致超塑性可有效降低镁锂合金微型热管的加工难度。随着超塑挤压速度的增加,变形不均匀性加剧。当挤压速度为0.006~0.02 mm/s时,能够获得尺寸精度和表面质量较好的微型齿槽。当挤压速度超过0.02 mm/s时,容易导致微型齿与管壁区域之间的材料流动不均匀,甚至诱发断裂。当挤压温度为200~280℃时,可以软化材料,降低挤压力,避免了温度过高产生的“焊接”现象。镁锂合金微型热管成形过程受尺寸效应影响,在挤压杆微型齿槽表面,亚毫米尺寸导致镁锂合金与模具间的界面摩擦增大、材料流动变慢,进而影响了微型齿槽的填充质量。

脉冲电流辅助作用下纳米晶Ni箔低应变速率变形行为及成形工艺

针对纳米晶金属箔材塑性成形性能低和成形困难的问题,以纳米晶Ni箔为研究对象,研究了脉冲电流辅助作用下其单向拉伸、低应变速率条件下的变形行为。采用SEM和TEM观察了拉伸试样的断口形貌及微观组织变化。结果表明,随着脉冲峰值电流密度的提高,纳米晶Ni箔的成形性能明显改善,在温度为350℃、应变速率为7×10^(-4)s^(-1),峰值电流密度为500 A·mm^(-2)时,添加了3%ZrO2的Ni箔的伸长率达到12.3%。显微组织及织构分析表明,脉冲电流的施加改变了材料的断裂类型,并在一定程度上影响了晶粒内部及晶界处的位错运动,进一步增强了纳米晶粒以箔材厚度方向为轴的转动性,从而提升了材料的变形性能。此外,根据材料的变形特点,改进或提出了几种脉冲电流辅助纳米晶金属箔材成形方法。

电塑性加工对钢丝的摩擦学特性和表面质量的影响

电塑性拔丝是指在普通拔丝工艺过程中引入高能脉冲电流对工件进行电刺激的新型加工方法。经电塑性拔制的钢丝表面质量有明显的提高。由于高能脉冲电流的引入 ,使钢丝在拔制过程中的动摩擦系数有明显降低 ,拔制力大幅度下降 。

电(致)塑性效应在材料加工中的应用研究进展

材料在电场或外加电流的刺激下,各项性能会发生改变,塑性提高,变形抗力下降,即电塑性效应。近年来,在材料加工的各领域已经开始广泛将这一效应用于材料的改性研究中,取得了显著地成果。基于此,综合评述了电(致)塑性效应微观机理及影响因素的研究现状,分析了电(致)塑性效应中电子风力及漂移电子对材料内部位错的影响,讨论了电(致)塑性效应对材料显微组织及力学性能的影响,并对电(致)塑性在材料加工中的应用研究进展进行综述。同时对电(致)塑性效应在材料加工方面的应用做出了展望,为电(致)塑性效应在材料加工中的广泛应用提供参考。

电致塑性效应机制研究及其展望

对电致塑性微观机制的研究现状进行综合评述,讨论了漂移电子在电场作用下形成的电子风力对可动位错密度、分布和结构的影响,对堆垛层错能的影响,对显微组织的影响,同时对现有的研究理论基础进行了总结,最后对金属电致塑性的应用及所面临的技术问题进行了分析。

脉冲电流对纯铝1A99塑性的影响

在不同脉冲电流下对1A99纯铝进行拉伸实验,分析电流密度对延伸率和抗拉强度的影响规律。在试验条件下,脉冲电流使纯铝的延伸率提高,抗拉强度降低;推导出电致塑性效应的本构方程,研究了脉冲电流对抗拉强度具体影响规律。

电塑性加工技术的研究与应用进展

综合评述了电塑性拉拔、电塑性轧制等电塑性加工技术的最新研究进展,论述了电塑性效应改善材料加工性能的机理,同时展望了该领域的发展趋势和应用前景。

金属电致塑性效应的蚁群神经网络模型仿真

将BP、GA-BP和蚁群神经网络理论与算法应用于金属电致塑性效应研究,在对这些网络进行训练的基础上,建立材料的变形温度、变形速率与其屈服强度、抗拉强度和延伸率的数学模型。实验结果与计算结果比较接近,从而获得了一定的仿真效果。蚁群神经网络的预测结果与实验结果更加吻合。

电塑性轧制时脉冲对轧制力影响规律的时间特征

通过分析多道次电塑性轧制过程中单脉冲周期内的轧制力波动数据,研究了电脉冲对轧制力的影响。通过对比单周期内的轧制力波动与脉冲波形,得到脉冲电流时间内电脉冲对轧制力的影响规律。对单周期内电流空窗期的稳态轧制力进行分析,得到电脉冲在整个轧制道次时间内对轧制力的持续影响规律。研究结果表明:电脉冲对轧制力影响的短程冲击特征只存在于脉宽段内,其原因仅与纯电塑性效应有关;电脉冲对轧制力影响的长程特征是由持续导入电脉冲的热效应累计造成的轧件温升导致的;电脉冲对轧制力影响的长程特征与短程特征在时间刻度上存在本质区别,必须严格区分;电脉冲对轧制力影响的长程特征导致的轧制力降低幅度大于短程特征导致的轧制力波动幅度。

脉冲电流在镁合金加工中的应用进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,具有比重轻、比强度高、电磁屏蔽性能好、抗震性好、易加工、可回收利用以及生物相容性和可降解性良好等特点,在数码、交通和生物医用领域有广泛的应用前景。然而,镁的晶体结构为密排六方结构,在室温下可启动的滑移系少,塑性变形能力较差,这成为限制其广泛应用的主要原因。近年来,关于改善合金加工性能的研究已经广泛开展。研究较多的是通过对塑性加工工艺进行优化来提高合金的成形以及综合力学性能,如大塑性变形、半固态加工、电辅助成形等。其中,电辅助成形是利用电塑性效应,提高合金在加工过程中的塑性,降低变形抗力,同时还能有效节约能源,是实现难变形材料精准成形、提高材料综合性能的绿色加工技术。本文对脉冲电流在镁合金加工中的应用进行了综述,系统探讨了当前变形镁合金的加工方法与力学性能,分析了当前制约变形镁合金发展的因素,重点讨论了电塑性效应的研究现状,总结了国内外电塑性效应在镁合金加工中的研究现状,举例说明了脉冲电流在镁合金轧制、冲压等工艺中的应用。最后,从电塑性效应、止裂效应、极性效应三方面出发,重点综述了脉冲电流在金属塑性加工中的微观作用机理,并对脉冲电流在镁合金中的加工应用前景进行了展望。

AZ31镁合金电塑性流动应力模型

材料流动应力模型是金属成形数值模拟的重要参数之一。基于温度为373～433K、应变速率为1/300～1/75s-1、通电电压为60～100V和通电频率为120～200Hz的条件,对AZ31镁合金的流动应力变化规律进行了单向拉伸试验研究。通过对Fields-Backofen的本构方程进行修正,引入充电电压和通电频率2个电参数,建立了镁合金的电塑性流动应力模型。结果表明:修正后的模型计算结果能很好地模拟AZ31镁合金的电塑性加工流动应力的变化规律。

具有强抗干扰性的电塑性效应测温系统设计与实现

针对电塑性效应测温系统中由脉冲电流引起的电磁干扰问题,提出一种具有强抗干扰性的测温系统。硬件设计上对处理主要干扰源的测温模块做了数模隔离处理,以避免其影响主系统的稳定性,针对脉冲电流干扰的特点利用改进的差分低通滤波器进行抗干扰处理;在软件设计上针对脉冲电流干扰的特点设计了复合滤波算法,消除脉冲干扰;并通过与高速红外测温仪对比,实验证明所设计的热电偶测温系统满足设计要求,具有高精度、响应速度快和强抗干扰能力强的优点。

金属的电致塑性和电致超塑性效应

综合论述了金属的电致塑性和电致超塑性效应的研究状况．说明产生这些效应的主要原因是由于漂移电子所产生的电子风提高了金属中缺陷（主要是位错）的迁移率。

电拔丝工艺及装置研究动态及展望

电塑性拔丝工艺是目前解决塑性差、难变形金属材料加工难题的一种重要途径,其原理是电致塑性效应。本文对电致塑性效应的研究进展进行了综述,从宏观性能和微观组织等方面,论述了电拔丝工艺对材料的影响;综述了电拔丝工艺及其装置的原理及研究现状,并总结了电拔丝装置的简要设计准则。指出了电致塑性效应及电拔丝工艺亟待解决的问题,展望了其在实际应用中的前景。

电致塑性效应对纯钽的流动应力影响

在不同脉冲电流条件下对纯钽试样进行拉伸实验,结果表明脉冲电流降低了加工硬化程度,可改善金属的塑性变形能力,并且随着脉冲电流密度的增加,其抗拉强度降低,延伸率提高,当电流密度J=7.64×102A·cm-2时,延伸率达到50.7%,提高幅度为10%,同时抗拉强度从380 MPa降低至300 MPa,降幅为21%。针对实测的流动应力应变曲线,结合Hollomon模型和Voce模型,考虑脉冲电流对加工硬化的影响,提出H-V综合模型,建立塑性变形本构方程,反映脉冲电流对应力应变的影响。在一定脉冲电流条件下,确定了每种模型的9个最佳参数,利用已确定的模型对拉伸应力应变曲线进行模拟,并与实测的曲线对比验证。模拟结果显示,在变形初期阶段,3种模型之间模拟结果差别都很小,并且模拟值与实际值差异很小,预测准确度较高。随着应变的增大,差异越来越明显,H-V综合模型、Voce模型、Hollomon模型对大应变的模拟精度依次增加,3种模型的趋势线拟合决定系数R2分别为0.99900,0.96409和0.88368,均方差分别为2.42,26.32,39.26。H-V模型模拟效果最佳,能更准确地描述纯钽在电致塑性效应过程中的应力流动行为。

电塑性冷拔对水淬非晶丝GMI性能的影响

电塑性冷拔是基于金属材料电塑性效应的一种加工工艺,在非晶丝材料后处理中引入电塑性冷拔工艺,对非晶丝材料的塑性变形、组织结构有显著影响。适当的脉冲电流不仅能显著改善非晶丝的加工性能及力学性能,还能减少非晶丝表面的缩孔、缩松,提高非晶丝材料的表面光洁度,改善非晶丝材料的巨磁阻抗(GMI)性能。