脈沖電流在塑性加工中的應(yīng)用

王國峰，李 驍，李丹峰，張凱鋒

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

在塑性加工領(lǐng)域，向材料中引入電流是一個研究熱點。根據(jù)電流作用階段的不同，可將該技術(shù)分為兩類：一類是在成形前通電，成形時斷電，利用電流對材料進行加熱，自阻加熱沖壓成形是其典型應(yīng)用；另一類是在成形過程中通入電流，電致塑性使材料的塑性變形能力提高、流變應(yīng)力下降，如電致塑性軋制等。電流只對板料加熱，改變了常規(guī)加熱過程對板料和模具整體加熱的影響，提高了能源利用率；同時，電流加熱速度快，提高了成形效率。電流與材料相互作用，降低了材料的變形抗力，有利于塑性變形。因此，電流輔助熱成形在理論和生產(chǎn)中都取得了長足發(fā)展。

圖1 電子輻照Zn單晶拉伸Fig.1 Zinc crystals irradiated with accelerating electrons and tensile test

電流在材料塑性加工中的宏觀效應(yīng)

在塑性加工過程中引入電流以后，學(xué)者們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種傳統(tǒng)加工過程中未出現(xiàn)過的現(xiàn)象。電流輸入以后，材料呈現(xiàn)了電致塑性效應(yīng)、極性效應(yīng)和止裂效應(yīng)。材料工作者對這些現(xiàn)象展開了系統(tǒng)的研究。

1 電致塑性效應(yīng)

19世紀(jì)，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電流促進原子運動的現(xiàn)象[1]，這是人類首次發(fā)現(xiàn)金屬材料會受到電流的作用。1963年，前蘇聯(lián)學(xué)者Troitskii在試驗中同樣發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。圖1是試驗的示意圖，結(jié)果顯示，鋅單晶在電子輻照下進行塑性變形時，流變應(yīng)力有所降低；同時，當(dāng)電子束方向與滑移面（0001）平行時，流變應(yīng)力降低幅度更大，塑性變形能力有明顯的提高[2]。……