【摘 要】
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电流辅助制造(Electrically-assisted manufacturing,EAM)是利用电塑性效应提高材料塑性的一种新型制造工艺,具有低成本、节能环保的优点。目前,电塑性效应仍没有一个完善的理论解释,这极大地限制了EAM技术的发展。本文针对电塑性效应的理论开展研究,对于促进EAM技术的发展具有十分重要的意义。首先,本文论述了磁场可以促进金属的位错的增殖和迁移,进而提高金属的塑性。在金属
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电流辅助制造(Electrically-assisted manufacturing,EAM)是利用电塑性效应提高材料塑性的一种新型制造工艺,具有低成本、节能环保的优点。目前,电塑性效应仍没有一个完善的理论解释,这极大地限制了EAM技术的发展。本文针对电塑性效应的理论开展研究,对于促进EAM技术的发展具有十分重要的意义。首先,本文论述了磁场可以促进金属的位错的增殖和迁移,进而提高金属的塑性。在金属拉伸过程中施加脉冲或交变磁场,可以使得金属流动应力下降,这种现象被称为磁塑性效应。磁塑性效应和电塑性效应都会使得金属流动应力下降,电塑性效应发生时往往伴随着高强度的脉冲电流,而高强度的脉冲电流也会产生高磁感应强度的磁场(强磁场),强磁场与金属内的电子相互作用会引发箍缩效应和磁塑性效应。基于上述分析,本文从箍缩效应和磁塑性效应的角度出发,研究电磁场对金属电塑性效应中流动应力的影响。其次,结合箍缩效应理论和位错滑移热激活理论,推导电流密度和金属拉伸应变速率的函数关系式,论述电流使得金属流动应力下降的微观过程,从理论上推导高强度脉冲电流激发的磁场对金属塑性的影响规律。然后,从磁塑性效应理论出发,分析电磁场对金属中位错滑移过程产生的影响,结合电流产生的磁场引起金属中位错激活能和激活面积变化,推导高强度脉冲电流作用下金属拉伸过程中应变速率和电流密度的函数关系式。最后,对金属的电塑性拉伸过程进行实验研究,测得不同脉冲电流密度下金属流动应力的降低值,并将实验结果与理论计算结果进行了对比分析,从理论和实验上证明了电磁场会对金属塑性变形过程中的流动应力产生较大影响。
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