特种能场辅助成形
专题论文汇编
基于激光散斑的电辅助箔材高温大塑性变形应变测量
郑秋;朱汪飞;邓磊;传统的材料性能测试方法难以获得材料在大塑性变形下的全应变场特征，提出使用基于激光散斑的数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)来评估金属箔材在电辅助加热条件下的大塑性变形。对纯钛箔材进行了单轴拉伸实验，使用RG-DIC(Reliability-guided DIC)技术进行了相关分析，基于人工散斑和激光散斑测量了材料变形过程中的全应变场，对比了名义应力-名义应变曲线，定量分析了材料的长度及宽度应变分布，并基于此得到了纯钛箔材在不同温度下的厚向异性系数，分析了其成形性。结果表明，使用激光散斑能准确测量材料的应力-应变曲线，全应变场结果及应变分布与人工散斑测量结果一致，验证了使用基于激光散斑的非接触式系统测量箔材在高温下大塑性应变的准确性，并实现了厚向异性系数的准确测量，对比人工散斑在电辅助加热的高温大变形时易脱落与畸变的缺点，基于激光散斑的高温大塑性应变测量更可靠。
复杂薄壁构件电磁成形制造技术的发展与展望
陈璇;揭庆祥;王抒;李瑞;周川;张丹;肖昂;崔晓辉;湛利华;介绍了电磁成形工艺的技术特色和难点问题，从材料的宏微观变形角度分析了电磁成形工艺对不同合金微观组织演变的影响规律，研究了材料的宏微观断裂行为并总结了该工艺的增塑机制，探讨了电磁成形工艺对零件回弹的控制能力及内应力振荡衰减的影响。从成形工艺角度，综述了当前不同板管类零件成形的多级多向电磁力调控方案，归纳了现有的电磁复合成形工艺研究现状。电磁成形技术从单一的电磁力成形不断向复合工艺方向发展，成形零件类型向极端尺寸、变截面和多曲率等方面扩展，零件的成形极限和精度均得到了显著提升。电磁成形在应用材料、尺度效应和多工艺耦合等方面的研究还有待进一步完善。
激光冲击微成形研究现状及展望
周彤旭;王国峰;王家辉;李天民;激光冲击微成形是一种基于高能脉冲激光诱导等离子体冲击波实现微纳米级塑性变形的先进制造技术。系统综述了激光冲击微成形的原理及装备、尺寸效应、技术应用、最新应用拓展和局限性，并进行了总结与展望。激光冲击微成形的核心装备主要包括高能脉冲激光系统、精密运动控制系统和约束烧蚀系统等，实现高能脉冲对微纳米结构的精准成形。该技术已广泛的在微压印和微拉深等领域展开深入研究，并较为成功地用于微纳结构的制备和生产中。同时，基于该技术开发了以激光冲击微液压成形、激光冲击微气泡成形和激光冲击微铆接成形等新兴的激光冲击微成形技术，促进了激光冲击技术的多元化发展。最后基于该技术现有的发展及相关局限性，对其进行了系统性的总结与展望。
7075-T6铝合金板材电磁驱动翻边成形工艺研究
韩艳彬;杜志浩;张海宝;白颖;崔晓辉;王瀚鹏;揭庆祥;针对7075-T6高强铝合金在室温下屈服强度高、塑性变形能力差，常规工艺下零件易出现开裂和回弹缺陷的问题，提出了一种电磁驱动内直孔翻边工艺。分析了不同驱动板厚度和放电电压对板料翻边质量的影响，发现随着驱动板厚度的增加，板料贴模精度增加、零件口部破裂被抑制。但过厚驱动板的变形抗力增大，相同电压下零件的贴模性变差。随着放电电压的增加，零件贴模精度逐渐增加。采用驱动板厚度为2 mm和放电电压为8 kV,实现室温下7075-T6铝合金翻边零件的高精度成形。通过ANSYS与ABAQUS软件联合仿真，发现驱动板能够降低翻边件口部的周向拉应力和弹性应变能，有效抑制破裂、回弹缺陷的产生。
TA15钛合金电流辅助V型弯曲成形工艺研究
庞国鑫;张宝;李明浩;祖宇飞;李细锋;付雪松;周文龙;郭俊卿;相楠;陈国清;研究了3种不同电流路径及结构的电辅助弯曲模具对TA15钛合金V型弯曲成形的影响。结果表明，TA15钛合金室温塑性较差，室温下板材弯曲至146°时，试样便产生裂纹。而采用电流辅助弯曲工艺可实现试样成形区的局部加热(模具置于室温环境),在高温及脉冲电流作用下，可将试样弯曲成形至31°,显著提高试样的成形极限。模具结构、电流路径以及试样的本征性能(热导率和电导率)会显著影响试样内高温区分布的位置及长度。对于钛合金这种电阻大但导热差的金属而言，选用电流从凸模引入模具可有较好的高温区分布及成形结果。
基于压缩量控制的放电能量对铜粉电磁压实特性的影响
董东营;张珈宁;蔡肇洲;张旭;李光耀;崔俊佳;基于压缩量控制采用数值模拟、微观观测与硬度测试的方法研究了放电能量对铜粉压实特性的影响规律。结果表明，随着放电能量的增加，相对致密度分布的均匀性逐渐变差，并且上边缘位置的相对致密度逐渐增大，达到88.33%;粉末颗粒的变形越来越大，6 kJ时粉末颗粒有向中心呈45°方向流动的趋势，7与8 kJ时粉末颗粒的致密方向发生了明显转折，沿转折角的平分方向产生阻滞积压的现象；压坯整体的微观硬度值逐渐增大，上边缘位置的硬度值最大为110.54 HV,6～8 kJ压坯的轴向硬度分布呈下降趋势，7与8 kJ时硬度值在靠近上端面位置平稳波动，验证了粉末颗粒致密转折与阻滞积压会提升压坯的局部硬度；通过断口形貌分析发现粉末颗粒结合越来越紧密，形成高强度的致密块体，断口表面的裂纹逐渐集中，最终压坯在相同体积下趋向在断口表面形成明显的裂纹。
脉冲电流辅助成形2A97铝锂合金动态拉伸行为及组织演变
李明浩;陈国清;祖宇飞;何祝斌;林艳丽;李细锋;为了研究脉冲电流对2A97铝锂合金动态拉伸变形行为的影响，在300～500℃的温度范围内进行了电脉冲辅助单轴拉伸实验和无电流辅助的单轴拉伸实验。结果表明，脉冲电流不会降低2A97铝锂合金的极限工程应力，但当应变量增至横截面缩小30%时，脉冲电流可诱导流动应力的降低，且该作用随温度的升高逐渐减小：300℃时，脉冲电流诱导流动应力降低18%;400℃时，脉冲电流引起流动应力降低的幅度减小为14%;500℃时，脉冲电流仅引起流动应力降低近5%。微观组织分析表明，脉冲电流通过促进2A97铝锂合金的动态回复和动态再结晶来诱导流动应力降低。进一步的分析表明，脉冲电流的局部热点效应可为位错核心提供较高的能量，降低位错运动的阻力，从而促进2A97铝锂合金的动态回复及动态再结晶。
超声能场对TC4合金弯曲回弹行为的影响
卢雅悦;温东旭;宁梦涛;高萌;黄亮;李建军;结合弯曲成形工艺实验和有限元模拟方法，系统研究了常温条件下不同超声工艺参数(超声频率、超声振幅)对成形板件弯曲回弹行为的影响。结果表明，施加超声能场后，成形板件的应力大幅降低，应力分布变化显著，弯曲回弹量随之减小。随着超声频率和超声振幅的增加，成形板件圆角接触段和弯曲段的应力均值和峰值均大幅下降，圆角接触段的应力波动趋于平稳。在超声条件为40 kHz-10μm时，圆角接触段和弯曲段的应力均值分别为411.85和350.50 MPa,与无超声相比，降幅分别高达61.95%和40.46%。这是由于超声能场可有效激活TC4合金的滑移系，促进位错运动，从而导致流变软化，降低成形载荷。同时，超声频率、超声振幅与成形板件的弯曲回弹量呈负相关，成形板件的回弹量从无超声时的76.05%降低至62.34%。因此，在TC4合金弯曲成形中施加超声能场辅助有助于降低材料流变应力，并有效抑制弯曲回弹，从而提高板件成形质量。
铝锂合金薄板微结构电流辅助辊压成形工艺研究
汪鑫伟;李名扬;洪秋童;刘琛;温道胜;张彦虎;石胜龙;通过2195铝锂合金薄板阵列微结构电流辅助辊压成形工艺研究，探索多参数交互对微结构电流辅助辊压成形缺陷的影响规律，阐明电流对辊压成形缺陷控制的作用机理。细化均匀的固溶时效组织对铝锂合金薄板微结构辊压填充高度的提升以及填充表面质量的改善作用显著。电流强度、压下量和微沟槽宽度越大，且沟槽形状越接近矩形时，辊压微结构填充高度越大，电流路径也会影响微结构填充高度。薄板辊压翘曲高度随电流强度的增大而减小，且电流强度对矩形微结构薄板翘曲的改善效果最好，三角形最差，椭圆形居中。电流强度100 A,固溶时间120 min时，微沟槽辊压填充提升效果最佳，提升率约50%,同时辊压薄板翘曲高度、阵列微结构填充高度不一致性、填充表面橘皮特征等均在电流作用下得到有效地抑制。
轧制+电脉冲耦合处理协同提升Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)高温形状记忆合金塑性与超弹性机制研究
殷海琛;黄金城;张欣;王广春;刘闪;李建辉;为提高高温形状记忆合金的力学性能和功能稳定性，以Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金为研究对象，提出了一种轧制+电脉冲耦合处理技术。通过差示扫描量热仪、透射电子显微镜、力学性能和超弹性测试，探究了孪晶马氏体与位错增殖机制下脉冲电流热效应和非热效应诱发的Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金塑性和超弹性协同提升的微观机制。结果表明：轧制+电脉冲耦合处理是一种协同提升Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金塑性和超弹性的有效技术手段，最优工艺参数为：50%轧制变形配合50μs/250 Hz电脉冲处理，最优脉冲电流的作用温度为550℃。与铸态Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金相比，经过轧制+电脉冲耦合处理的合金塑性提高50%,超弹性及其稳定性得到显著提高；塑性和超弹性的协同提升主要归因于脉冲电流对轧制态Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金缺陷的靶向作用和对微观组织的均质作用。