蔡凡毕业设计.doc

PAGE  PAGE 29  PAGE 1 1.绪论 1.1电致塑性效应的研究进展 电塑性效应( Electroplastic effect ) 是指材料(包括各种金属材料、 陶瓷材料、 超导材料、 粉末冶金制品等) 在运动电子(电流或电场) 作用下 ,变形抗力急剧下降 ,塑性明显提高的现象。它最先是 1963年由原苏联学者在作表面活性剂实验时发现的 ，在表面涂汞的锌单晶拉伸实验中 ,他观察到当加速的电子流沿晶体滑移系某一方向对锌进行辐照时 ,试样拉伸应力明显降低 ,塑性显著提高 ,但当电子流垂直于滑移面时锌元素明显脆化 ,并且发生脆性断裂[1] 。最初，俄罗斯科学家O. A. Troitsky 等前苏联的科学家，他们进行了电致塑性的研究工作，后来美国北卡州立大学的H. Conrad 教授和其他学者通过各种实验对电致塑性进行了综合性的研究和探索，同时通过理论分析系统地提出了一系列相关的电致塑性方面的理论，使电致??性又取得了进一步的发展。但目前国内外在电致塑性的大规模工程应用方面的进展还很有限。电致塑性加工设备与普通的加工设备相比，只需在普通的拉拔、轧制、深冲等设备上增加专用高能脉冲电源、接触电极，对设备部分地方进行绝缘处理即可，硬件设施要求不高，使用成本也相对较低。在国际背景下，前期主要是前苏联还有美国的一些科研工作者，他们最先开始了对电致塑性进行理论上的研究, 在同时也开展过电致塑性对材料性能改变的研究[2]。 在近几年,随着科学技术的不断发展，电致塑性已经在航空航天这些领域的材料成型加工方面有着很大的进展。中国在电致塑性效应这一领域的探索研究比那些早期研究的国家晚了很多, 在1995年，清华大学的科研工作者在国家自然科学基金资助下进行了电致塑性效应研究并且通过材料的电致塑性效应进行了对材料改造的工程探索, 现在已经在电致塑性加工以及电致超塑性加工等方面取得了很大的进展[3]。从电子对位错作用机制、磁场模型和磁学性能、物质波假说、不同层次结构的演变几个方面综述了电致塑性效应机理研究。以线材拔制和板带轧制为主介绍了电致塑性效应在很多领域的应用研究和良好的效果。对电致塑性技术的应用前景和需进一步研究的问题进行了分析, 为其在钢铁业的工程应用提供了介绍和借鉴。电致塑性加工是种新型的加工技术，是在普通的金属变形加工过程中施以高能脉冲电流对所加工的材料进行电刺激（电致塑性加工），或者在加工前后对金属进行处理（电致塑性处理），以获得良好加工性能及综合的性能。 我国在电致塑性效应研究的起步比较晚，国内最早开始着手对电致塑性的研究要从1995年清华大学的科研工作者说起。他们致力于电致塑性的机理以及电致塑性应用于实用工程的研究工作，并且也取得了不错的进展。国内的杰出代表人物有唐国翌、郑明新等人在电致塑性加工技术及其工程应用方面的研究，还有董晓华、李尧在金属的电致塑性和电致超塑性效应的研究[4,5,6]。 1.2选题目的及意义 本课题研究的目的:通过对纯钛TA1，纯钽Ta1，纯铝1A99这三种金属材料的通电拉伸实验来归纳这三种金属在通电情况下塑性的变化规律. 本课题研究的应用价值体现在:电致塑性效应能够在材料不变的情况，提高金属的塑性，从而扩充材料的使用性能[7-14]；同也能使材料加工成本下降，具有广阔的应用前景。研究表明,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[15-17]。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。 本课题研究的实际意义表现在: 熟悉地掌握拉伸实验的操作流程； 熟练地掌握硬度实验做法； 探索电流大小对金属材料塑性的影响； 探索脉冲电流的占空比对金属塑性的影响； 确认电流对材料塑性影响的机理。 1.3通电拉伸金属塑性影响因素 金属通电拉伸的影响因素有很多，可以大致分为三类： (1)脉冲电流参数的影响：例如脉冲电流的大小，脉冲间隔，脉距等因素。脉冲电流会很明显的提高金属的塑性和延伸性，降低其抗拉强度和硬度。 (2)温度的影响：在温度较高的情况下，金属的位错运动变得更加容易，宏观上表现为金属的塑性增加。 (3)环境条件的影响：室温、通电时间都会影响在通电拉伸时金属的塑性。 1.4总体方案 电致塑性效应研究的总体实验安排如下： 1.准备金属电致塑性拉伸变形实验装置以及各类金属试样； 2.对各类金属进行拉伸实验，记录实验数据，分析实验数据并总结规律； 3.准备金属硬度测量实验装置以及通电前后的各类金属试样； 对拉伸前后的各类金属进行硬度的测量； 记录实验数据，分析实验数据并总结规律； 准备金属金相观察实验装置以及金相镶嵌体的制作实验装置； 得出各类金属拉伸