论文部分内容阅读
为了克服难变形金属材料的管、棒、线材在拉拔时塑性差的缺点,课题组与Gutman等人在化学力学效应的基础上,提出了一种新的加工技术—电化学冷拉拔（Electrochemical cold drawing,ECD）技术。前期的研究发现,与传统冷拉拔（Drawing In Air,DIA）相比,ECD能显著减小拉拔力。此外,还发现预电化学腐蚀可以使棒材表面塑化,但对具体的塑化机理没有进行深入探究。本文以常见的Q235钢作为模型材料,在前期研究的基础上进一步探究了预电化学腐蚀塑化的机理及预电化学腐蚀时间对ECD的影响,目的是为后期难变形金属材料的ECD研究奠定基础。研究结果表明:对Q235钢棒材进行ECD时,腐蚀速率高的H2SO4溶液能够促进棒材表层位错的移出进而形成位错流,从而降低棒材表层的位错密度,减弱加工硬化。Q235钢棒材在不同电解液中预电化学腐蚀30 min后表层产生了不同浓度的空位缺陷,故使其表层塑化,且塑化层的厚度为80μm。对Q235钢棒材在不同电解液中预电化学腐蚀30 min后进行DIA,腐蚀部分的拉拔力相对于未腐蚀部分出现了减小,且在H2SO4溶液中减小率最大,达到13%,其主要是由于在预电化学腐蚀时形成的空位缺陷对位错的松弛。经不同时间预电化学腐蚀后,Q235钢棒材表面会附着一层疏松的腐蚀层,且棒材表层出现不同程度的塑化。在20 min时棒材表层塑化程度最高,主要是由于棒材在该时间下表层产生的空位簇浓度最高。预电化学腐蚀的拉拔力在10 min时与DIA相比降低程度最大,可达22%,是化学力学效应、腐蚀层与塑化层共同作用的结果。与预化学腐蚀相比,预电化学腐蚀拉拔力的减小程度较大,且反应速率大于预化学腐蚀,表层塑化程度也明显高于预化学腐蚀。通过对两种腐蚀方式下拉拔后棒材的硬度、变形层厚度及延伸率的对比,进一步得出预电化学腐蚀对棒材表层的塑化程度较大。因此,电流在ECD时的作用至关重要。预电化学腐蚀60 min后进行ECD时,腐蚀层产生的摩擦力大小为1.08 kN。而棒材表面大部分的腐蚀层被模具的压缩锥挤压而堆积在模具中,少量的腐蚀产物被嵌入棒材表面,而嵌入棒材表面的腐蚀产物对棒材表面的硬度影响较小。预电化学腐蚀60 min后ECD时棒材表层产生的塑化层可以使拉拔力降低0.78 kN。