电致塑性效应在工程上的应用
电塑性效应是材料在电的作用(包括电子照射、电场、电流脉冲等电刺激)下,变形抗力降低、塑性增加的一种现象。近年来,我国对电致塑性效应开展了系统的研究,包括高密度脉冲电流设备的研制和工程应用方面。
电致塑性效应可以有效降低轧制负荷、提高轧后金属塑性、改善金属材料的质量和组织状态。可以预见,在特殊合金钢、电工钢、高强钢等难轧材料的轧制方面,将存在着良好的应用前景。
以下对电致塑性在金属线材拔制与板带轧制中的应用研究分别作介绍。
与普通拔丝相比,电拔丝装置的特点主要是在拔丝模前后金属丝的变形区中接入脉冲电流。由电拔丝和普通拔丝工艺中拉拔力变化可发现:当通入脉冲电流和直流电流时,拉拔力都明显下降,而通脉冲电流时下降更大。因为虽然直流电流和脉冲电流的平均电流强度相同,但脉冲电流在峰值时拉拔变形区中通过的电流强度剧增,并产生能在变形区内引起较强烈的同频率弹性振荡的压缩效应。研究结果表明,施加合理的脉冲电流以后,可以大大提高其塑性变形能力,改善其加工性能,省去丝材常规拉拔的中间退火过程,节省能源,显著提高生产效率。
电致塑性技术最引人注意的是将其应用于难成形或低塑性材料的轧制加工。与普通轧制相比,电致塑性轧制装置的特点是,在必要的冷却和润滑条件下,通过一对可调距离的电接触装置(正极)和轧辊(负极)将单向瞬间高能连续脉冲电流引入轧材,所加电流与轧材的行进方向相平行。这样,成形工艺大大简化,免除了一般辊压工艺中要求的高温和真空等条件,轧材的轧制变形能力大为提高(两次退火间的总变形率在60%以上而不出现裂纹),变形抗力降低,最终产品较常规轧制强度更高、韧性更好,退火后的晶粒尺寸更为细小。
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