将高密度脉冲电流通入金属材料,在低温、短时下降低材料加工硬化,可显著提高材料的成形性。对于铝合金、钛合金等材料,电辅助加工工艺能提高材料可加工性,实现复杂微细结构加工及超薄板精密成形,在能源、航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。但在电辅助加工中,材料的力学行为受到热效应及电流场效应同时作用,机理复杂。同时,不同元素、不同晶体结构的金属材料在高密度电流作用下,力学特性差异很大,而现有电辅助加工中,主要考虑热效应对金属材料力学特性的影响,对电效应及晶体结构差异性的认识缺乏深入研究,难以有效指导成形工艺设计。本文围绕高密度电流作用下金属材料塑性变形过程,针对变形过程中位错运动、微观组织在电、热效应下的变化规律展开深入研究。基于电流、温度对位错滑移、攀移的作用,建立了电、热激励下位错演化模型,探究了电、热激励下Cu、SS304及Ti6Al4V位错运动规律;分析了扩散型相变中形核、生长的规律,建立了电、热激励下Ti6Al4V扩散型相变模型及材料本构关系;结合实验,探究了电流对于Ti6Al4V回弹抑制机制,为钛合金薄板构件成形工艺设计提供了理论基础。主要的内容包括:1)电辅助成形工艺中金属材料力学性能实验研究针对电、热效应对金属塑性流动耦合作用的特点,本文开发了力学性能测试的电、热解耦实验系统,开展了不同电流、温度下材料力学性能实验与微观组织测试,定量分析了电、热效应对Cu、SS304及Ti6Al4V流动应力及延展性的作用规律。实验结果还表明,相同温度下电效应能抑制Cu中[111]位向织构的转变以及SS304马氏体相的生成;与此同时,电效应能加速Ti6Al4V扩散型相变的速率,显著增加β相的体积分数。2)电流作用下金属材料微观结构与组织演化规律针对不同晶体结构的金属材料,引入电致磁场效应对位错迁移能的作用来描述F.C.C晶体结构的位错滑移,建立了电、热效应下F.C.C晶体位错滑移的理论模型,分析了电效应对Cu中[111]位向织构转变的抑制作用。基于该模型预测了金属变形过程中的位错增殖、回复,揭示了电效应对SS304中马氏体相变抑制机制。对于H.C.P晶体结构的Ti6Al4V材料,引入电致空位聚集效应描述位错攀移行为,建立了电、热效应下H.C.P晶体位错攀移的理论模型,该模型预测的Ti6Al4V应力衰减规律与实验结果较吻合。3)考虑电、热效应的Ti6Al4V本构建模及分析在热致扩散型相变的基础上,考虑电致磁场效应对于β相形核的促进作用,以及电致空位聚集效应对于β相扩散生长的影响规律,建立了考虑电、热效应的Ti6Al4V扩散型相变模型,探明了电流作用下β相在低温、短时快速生长的机制。在此基础上,考虑电、热效应对Ti6Al4V位错攀移的影响,建立了高密度电流作用Ti6Al4V本构模型,该模型所预测的应力衰减现象与实验结果较为吻合。在此基础上,考虑电、热效应对位错回复影响,分析了Ti6Al4V在电流作用下快速应力松弛行为。4)电辅助Ti6Al4V薄板成形回弹研究针对钛合金薄板成形回弹量大的难题,将电、热效应下Ti6Al4V应力松弛预测模型引入传统薄板沟槽成形分析中,建立了电、热效应下薄板沟槽件回弹预测模型。同时,开展了电辅助Ti6Al4V薄板成形工艺实验研究,分析了薄板在U型成形过程中温度、应变等参数变化规律,测量了不同电流参数下的回弹量。通过与实验结果对比,验证了理论预测模型的准确性,为电辅助钛合金薄板成形回弹控制提供了理论参考。本文开展了电流作用下金属力学性能与微观组织演化的实验研究,面向不同晶体结构材料,建立了电、热效应下位错滑移及位错攀移理论模型。并考虑电、热效应下Ti6Al4V扩散型相变规律,建立了电、热效应的Ti6Al4V薄板材料本构模型,开展了电流辅助钛合金材料薄板回弹预测研究。本文的研究将为电流辅助加工工艺在金属微细结构制备、薄板变形提供理论基础。