脉冲电流对316L不锈钢拉伸性能和微观组织的影响
发布时间：2021-10-05 06:17
脉冲电流能够改变金属材料的力学性能,通常表现为流变应力降低、延伸率增加。这种现象叫做电塑性效应。但目前对于电流影响材料性能的作用机理仍然充满了争论。材料的种类、电参数的改变都会使得材料的变形行为发生改变,这影响了电辅助加工技术的应用与推广。对内在作用机理的研究离不开材料的微观表征。由于316L不锈钢的应用广泛,关于它的研究成果丰富,且位错结构易于观察。因此本文选用316L不锈钢作为研究对象,采用电辅助拉伸装置进行了拉伸实验,探讨了脉冲电流的作用机理。在实验开始前,为了得到均匀而稀疏的位错组织,对材料进行了固溶处理。热处理结束后分别进行常温无电拉伸实验和通电拉伸试验。研究了不同的电流参数和应变速率对316L不锈钢力学性能的改变。实验发现,脉冲电流对于316L不锈钢的强度和延伸率有显著的影响,电压和频率越大,强度和延伸率下降得越明显,表现出与电塑性效应相异的实验结果。同时,随着电压和频率的增大,应变硬化指数呈现出下降的趋势,表明材料的均匀变形能力减弱。在无电流作用和有电流作用的两种情况下,应变速率对于316L不锈钢强度和延伸率的影响都非常小。同时,在有无通电的两种情况下,应变硬化指数随着应...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-流与直流电作用效果相当，然而大脉冲电流比直流电更有效，而交流电作用很小[16]。他们后来研究了脉冲电流对锌单晶蠕变性能的影响[15]，并针对各种解释电塑性的理论进行了详细的讨论[17]，但由于缺乏足够的实验证据，对这一复杂现象的解释仍然莫衷一是。但是，他们的工作为后来的学者奠定了坚实的基矗钛合金、镁合金和NiAl合金属于难加工材料，常温塑性较差，室温下难以加工成形。钛合金具有变形系数孝弹性模量孝切削温度高、化学活性活泼、冷硬现象严重等加工特性。但在施加了电流之后，钛合金的流变应力明显降低，抗拉强度随着电压的增加而降低，如图1-1所示[18]。在适当的电流参数下，电辅助成形可以达到与热成形相同的作用效果，如图1-2所示[19]。图1-1电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]图1-2Ti-6Al-4V合金剪切变形结果[19]镁合金常温下能够开动的滑移系数量少，使得塑性变形难度提高。在脉冲电流的作用下，流变应力降低，随着脉冲强度的增加，抗拉强度减小的幅度增大。当电流密度为1~3kA/mm2时，延伸率变化不明显，当电流密度为4kA/mm2时，延伸率才有了明显的增大，如图1-3所示[20]。a)应力应变曲线b)力学性能图1-3AZ31镁合金不同脉冲电流密度下应力-应变曲线及相应的拉伸性能[20]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-流与直流电作用效果相当，然而大脉冲电流比直流电更有效，而交流电作用很小[16]。他们后来研究了脉冲电流对锌单晶蠕变性能的影响[15]，并针对各种解释电塑性的理论进行了详细的讨论[17]，但由于缺乏足够的实验证据，对这一复杂现象的解释仍然莫衷一是。但是，他们的工作为后来的学者奠定了坚实的基矗钛合金、镁合金和NiAl合金属于难加工材料，常温塑性较差，室温下难以加工成形。钛合金具有变形系数孝弹性模量孝切削温度高、化学活性活泼、冷硬现象严重等加工特性。但在施加了电流之后，钛合金的流变应力明显降低，抗拉强度随着电压的增加而降低，如图1-1所示[18]。在适当的电流参数下，电辅助成形可以达到与热成形相同的作用效果，如图1-2所示[19]。图1-1电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]图1-2Ti-6Al-4V合金剪切变形结果[19]镁合金常温下能够开动的滑移系数量少，使得塑性变形难度提高。在脉冲电流的作用下，流变应力降低，随着脉冲强度的增加，抗拉强度减小的幅度增大。当电流密度为1~3kA/mm2时，延伸率变化不明显，当电流密度为4kA/mm2时，延伸率才有了明显的增大，如图1-3所示[20]。a)应力应变曲线b)力学性能图1-3AZ31镁合金不同脉冲电流密度下应力-应变曲线及相应的拉伸性能[20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Minimizing serrated flow in Al-Mg alloys by electroplasticity[J]. Hui Xu,Xuebing Liu,Di Zhang,Xinfang Zhang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(06)
[2]脉冲电流诱导钛合金板材裂纹愈合与组织演变研究进展[J]. 王忠金,宋辉,蔡舒鹏,段杰,方骁,任秀文. 塑性工程学报. 2019(02)
[3]高温应变下的晶界位错结构组态演化的晶体相场模拟[J]. 刘哲源,卢昱江,李依轩,黄宗吉,高英俊. 广西科学院学报. 2018(04)
[4]脉冲电流下AZ31镁合金拉伸行为及其显微组织演变[J]. 王杰,王磊,刘杨,安金岚,宋秀. 稀有金属材料与工程. 2018(06)
[5]脉冲电流对0.27%置氢Ti-6Al-4V合金变形行为的影响[J]. 赵志勇,侯红亮,张艳苓,吴凡,王国峰. 材料研究学报. 2018(05)
[6]电塑性及电流辅助成形研究动态及展望[J]. 丁俊豪,李恒,边天军,马俊. 航空学报. 2018(01)
[7]Effect of ECAP temperature on microstructure and mechanical properties of Al–Zn–Mg–Cu alloy[J]. M.H.Shaeri,M.Shaeri,M.Ebrahimi,M.T.Salehi,S.H Seyyedein. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[8]脉冲电流条件下工业态AZ31镁合金板材的气胀成形[J]. 李超,李彩霞,赵闪. 中国有色金属学报. 2015(03)
[9]AZ31镁合金与DP980高强钢的纯电塑性效应实验研究[J]. 霭振球,闫磊,董湘怀. 热加工工艺. 2015(04)
[10]晶体相场法模拟小角度晶界的位错结构及其演化[J]. 卢成健,蒋丽婷,王玉玲,罗志荣,黄创高,高英俊. 广西科学. 2013(04)
博士论文
[1]电流对金属合金力学性能的影响及机理研究[D]. 范蓉.大连理工大学 2016
[2]预制球团热还原制取金属镁的基础研究[D]. 文明.东北大学 2016
硕士论文
[1]TC4钛合金电塑性拉拔变形行为及机理[D]. 周岩.大连理工大学 2013
本文编号：3419165
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-流与直流电作用效果相当，然而大脉冲电流比直流电更有效，而交流电作用很小[16]。他们后来研究了脉冲电流对锌单晶蠕变性能的影响[15]，并针对各种解释电塑性的理论进行了详细的讨论[17]，但由于缺乏足够的实验证据，对这一复杂现象的解释仍然莫衷一是。但是，他们的工作为后来的学者奠定了坚实的基矗钛合金、镁合金和NiAl合金属于难加工材料，常温塑性较差，室温下难以加工成形。钛合金具有变形系数孝弹性模量孝切削温度高、化学活性活泼、冷硬现象严重等加工特性。但在施加了电流之后，钛合金的流变应力明显降低，抗拉强度随着电压的增加而降低，如图1-1所示[18]。在适当的电流参数下，电辅助成形可以达到与热成形相同的作用效果，如图1-2所示[19]。图1-1电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]图1-2Ti-6Al-4V合金剪切变形结果[19]镁合金常温下能够开动的滑移系数量少，使得塑性变形难度提高。在脉冲电流的作用下，流变应力降低，随着脉冲强度的增加，抗拉强度减小的幅度增大。当电流密度为1~3kA/mm2时，延伸率变化不明显，当电流密度为4kA/mm2时，延伸率才有了明显的增大，如图1-3所示[20]。a)应力应变曲线b)力学性能图1-3AZ31镁合金不同脉冲电流密度下应力-应变曲线及相应的拉伸性能[20]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-流与直流电作用效果相当，然而大脉冲电流比直流电更有效，而交流电作用很小[16]。他们后来研究了脉冲电流对锌单晶蠕变性能的影响[15]，并针对各种解释电塑性的理论进行了详细的讨论[17]，但由于缺乏足够的实验证据，对这一复杂现象的解释仍然莫衷一是。但是，他们的工作为后来的学者奠定了坚实的基矗钛合金、镁合金和NiAl合金属于难加工材料，常温塑性较差，室温下难以加工成形。钛合金具有变形系数孝弹性模量孝切削温度高、化学活性活泼、冷硬现象严重等加工特性。但在施加了电流之后，钛合金的流变应力明显降低，抗拉强度随着电压的增加而降低，如图1-1所示[18]。在适当的电流参数下，电辅助成形可以达到与热成形相同的作用效果，如图1-2所示[19]。图1-1电压对Ti-6Al-4V合金的影响[18]图1-2Ti-6Al-4V合金剪切变形结果[19]镁合金常温下能够开动的滑移系数量少，使得塑性变形难度提高。在脉冲电流的作用下，流变应力降低，随着脉冲强度的增加，抗拉强度减小的幅度增大。当电流密度为1~3kA/mm2时，延伸率变化不明显，当电流密度为4kA/mm2时，延伸率才有了明显的增大，如图1-3所示[20]。a)应力应变曲线b)力学性能图1-3AZ31镁合金不同脉冲电流密度下应力-应变曲线及相应的拉伸性能[20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Minimizing serrated flow in Al-Mg alloys by electroplasticity[J]. Hui Xu,Xuebing Liu,Di Zhang,Xinfang Zhang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(06)
[2]脉冲电流诱导钛合金板材裂纹愈合与组织演变研究进展[J]. 王忠金,宋辉,蔡舒鹏,段杰,方骁,任秀文. 塑性工程学报. 2019(02)
[3]高温应变下的晶界位错结构组态演化的晶体相场模拟[J]. 刘哲源,卢昱江,李依轩,黄宗吉,高英俊. 广西科学院学报. 2018(04)
[4]脉冲电流下AZ31镁合金拉伸行为及其显微组织演变[J]. 王杰,王磊,刘杨,安金岚,宋秀. 稀有金属材料与工程. 2018(06)
[5]脉冲电流对0.27%置氢Ti-6Al-4V合金变形行为的影响[J]. 赵志勇,侯红亮,张艳苓,吴凡,王国峰. 材料研究学报. 2018(05)
[6]电塑性及电流辅助成形研究动态及展望[J]. 丁俊豪,李恒,边天军,马俊. 航空学报. 2018(01)
[7]Effect of ECAP temperature on microstructure and mechanical properties of Al–Zn–Mg–Cu alloy[J]. M.H.Shaeri,M.Shaeri,M.Ebrahimi,M.T.Salehi,S.H Seyyedein. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[8]脉冲电流条件下工业态AZ31镁合金板材的气胀成形[J]. 李超,李彩霞,赵闪. 中国有色金属学报. 2015(03)
[9]AZ31镁合金与DP980高强钢的纯电塑性效应实验研究[J]. 霭振球,闫磊,董湘怀. 热加工工艺. 2015(04)
[10]晶体相场法模拟小角度晶界的位错结构及其演化[J]. 卢成健,蒋丽婷,王玉玲,罗志荣,黄创高,高英俊. 广西科学. 2013(04)
博士论文
[1]电流对金属合金力学性能的影响及机理研究[D]. 范蓉.大连理工大学 2016
[2]预制球团热还原制取金属镁的基础研究[D]. 文明.东北大学 2016
硕士论文
[1]TC4钛合金电塑性拉拔变形行为及机理[D]. 周岩.大连理工大学 2013
本文编号：3419165
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