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电塑性成形是一种在塑性成形过程中通入脉冲电流的加工方法。与传统加工方法相比,电塑性成形能够显著改善材料的力学性能,有效提高材料的塑性,降低材料的流动应力和所需的成形力。目前,国内外学者对奥氏体不锈钢电塑性拉伸的实验研究较少,纯电塑性效应在电塑性加工中所占的比例仍有待研究,脉冲电流对材料固态相变的影响规律及详细机理尚不明确。针对以上问题,本文在国家自然科学基金项目(项目编号:51105248)的资助下,对脉冲电流影响SUS304奥氏体不锈钢拉伸性能、微观组织以及弯曲性能的机理进行相关的研究工作,主要研究内容总结如下: (1)完成了电塑性拉伸试验,在实验结果的基础上分析了脉冲电流对 SUS304奥氏体不锈钢拉伸性能的影响。实验发现,电流可以有效地降低材料的屈服强度和抗拉强度。SUS304奥氏体不锈钢的延伸率随着电流密度的增大而减小。当电流密度为11.51A/mm2时,材料的屈服强度和抗拉强度比室温拉伸时分别下降了29.5%和54.6%。延伸率下降了52.3%。 (2)通过风冷的方式抑制了电塑性拉伸过程中产生的焦耳热效应,探究了纯电塑性效应对 SUS304不锈钢拉伸性能的影响。实验发现,纯电塑性效应可以降低材料的屈服应力和抗拉强度。纯电塑性效应可以降低材料塑性变形阶段的流动应力,提高SUS304不锈钢的延伸率。只有纯电塑性效应作用时,SUS304奥氏体不锈钢在电流密度为2.95A/mm2时的延伸率为72.4%,比室温不加电时增加了23.3%,比相同电流密度下没有风冷加电时增加了52.1%。 (3)基于拉伸过程中的能量关系,建立了电塑性效应系数的求解公式。根据实验结果计算出了电塑性拉伸过程不同电流密度下的电塑性效应系数。结果表明,电流密度为2.49A/mm2时,电塑性效应系数的最大值在0.17左右,电流密度为5.07A/mm2时,最大值达到了0.27。就给定应变而言,电流密度越大,电塑性效应系数越大,电塑性效应对应力下降的贡献比例越大。 (4)通过SEM微观分析手段,观察并分析了室温拉伸和电塑性拉伸的断口形貌。与室温相比,通电时风冷的试样断口韧窝尺寸更大、深度更深;而通电时没有风冷的试样断口比室温时韧窝浅,当电流密度为11.51A/mm2时,韧窝消失,断口呈现出脆性断裂的特征。 (5)通过TEM微观分析手段,观察了室温拉伸和电塑性拉伸的位错结构和马氏体形态。通过铁素体仪定量测量了不同电流密度下的马氏体体积分数。结果表明,脉冲电流可以减少位错缠结,降低材料内部的位错密度。焦耳热效应抑制马氏体转变,而纯电塑性效应促进马氏体的转变,使材料的TRIP效应增强,塑性提高。 (6)完成了电塑性折弯实验,分析了脉冲电流对材料成形力和回弹的影响。结果表明,材料的成形力和回弹角度随着电流密度的增大而减小。当电流密度达到22.4 A/mm2时,最大载荷仅有215.9N,比不通电时下降了48.4%。随着电流密度的增大,回弹角逐渐减小,在电流密度达到一定值时回弹甚至完全消除。电流密度与回弹角具有近似线性的关系。