電流輔助TA2純鈦微塑性變形行為研究.pdf

1、微成形零件因其優(yōu)異的力學性能、高材料利用率、低成本等優(yōu)點在微機電系統(tǒng)及生物醫(yī)學等領域具有廣闊應用前景，然而尺寸效應的存在嚴重制約了微成形技術的快速發(fā)展。金屬材料在電流激勵下發(fā)生塑性變形時，或表現(xiàn)出特殊的塑性變形行為，本文將電流輔助成形技術引入微塑性變形過程，對電輔助微成形技術的發(fā)展具有重要意義。
　　為研究脈沖電流對TA2純鈦箔板的微塑性變形的影響規(guī)律，研制了電流輔助單向微拉伸力學性能測試裝置，該裝置由單向微拉伸系統(tǒng)、電流發(fā)生及參

2、數(shù)采集系統(tǒng)、溫度采集與控制系統(tǒng)構成。利用Ansys workbench軟件優(yōu)化電流輔助微拉伸夾具結構設計，對不同夾持結構時試樣溫度場進行了熱-電耦合有限元模擬，最終確定采用“線+面”接觸形式的夾具結構。
　　從靜態(tài)和動態(tài)角度研究脈沖電流對不同試樣和晶粒尺寸的TA2純鈦箔板的微拉伸變形行為的影響規(guī)律。相同電流密度下，晶粒尺寸越小，材料的熱效應越明顯。在對8％預變形拉伸試樣的脈沖電流處理工藝中，當處理溫度在回復溫度以上時，加工硬化程度

3、降低。預變形試樣的塑性恢復程度隨著晶粒尺寸的減小愈加明顯，細晶材料的塑性恢復最大達到了102.2%。當?shù)陀诨貜蜏囟葧r，脈沖電流反而降低了材料的力學性能。電流輔助微拉伸實驗結果表明：（1）在較低溫度下（小于160℃），純鈦流動應力顯著下降。箔板的厚度越大，純Ti的屈服強度、抗拉強度降低越明顯，脈沖電流導致試樣尺寸效應變化趨勢改變；（2）相同電流密度下，中晶純鈦的流動應力下降Δσ值最大，細晶和粗晶的△σ值相差不大。室溫下晶粒尺寸大于59.8

4、μm時，純 Ti屈服強度反而隨晶粒尺寸增大而提高，脈沖電流激勵削弱了晶粒尺寸效應；（3）解耦電流輔助微拉伸過程中的熱效應與非熱效應發(fā)現(xiàn)，熱效應對流動應力下降的貢獻占絕對主導地位，非熱效應可以忽略；（4）微觀組織分析發(fā)現(xiàn)，脈沖電流引入微拉伸變形過程后小角晶界含量迅速下降。變形溫度越高，小角晶界下降程度越大。純Ti箔板在無冷卻電流輔助過程中發(fā)生了動態(tài)再結晶。
　　最后研究了脈沖電流激勵下晶粒尺寸和電流密度對TA2純鈦棒材的微壓縮變形的