浅谈脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响

孙兴飞（西安摩尔石油工程实验室有限公司,西安 710065）

浅谈脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响

孙兴飞
（西安摩尔石油工程实验室有限公司,西安 710065）

脉冲电流对金属材料塑性变形以及组织结构与性能有着重要的影响。一般而言，脉冲电流作用于金属材料上，对于部分冷变形合金来说，可以促进其再结结晶过程，对金属材料的性能加以改善，延长金属材料的疲劳寿命。脉冲电流在改善金属材料的性能、转变金属材料的组织结构以及金属材料的加工等方面发挥着十分重要的作用，其具有十分广阔的发展空间。本文就脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响进行分析与探讨。

脉冲电流；金属材料塑性变形；组织结构与性能

一般来说，在脉冲电流作用下，原子会出现运动现象。脉冲电流会对金属材料塑性变形以及组织结构与性能产生一定的影响。就现阶段而言，尽管脉冲电流对金属材料的影响的相关研究理论还不完善，但是在一定程度上为金属材料组织结构与性能的改善提供了新的途径，有利于促进电塑性效应以及电辅助加工工程的发展，为电力行业的发展打下坚实的基础，从而促进电力行业的健康稳定发展。

1 脉冲电流对金属材料塑性变形的影响分析

研究人员在进行表面涂汞锌单晶拉伸实验的过程中发现，对电子流进行加速，并使其垂直于锌晶体移滑系表面，在一定程度上会降低锌晶体式样的流变，并且会使得其极限伸长量降低，导致锌晶体脆化，甚至会使某些锌晶体发生脆化断裂。当加速的电子流照射在晶体移滑系时，会降低锌晶体式样的流变应力，并且会降低其应变硬化率，会增加极限伸长量，从而有效提高金属材料的塑性。该项实验表明：电子流对锌单晶的塑性变形具有促进作用。另外，相关研究发现，电子流的运动方向和位错运动相一致与否，都会使位错运动的速度加快，且随着电子流密度的增加，其幅度也会发生相应的变化，随电子流密度的增加而增加。因此可以清楚知道，电子流与位错之间存在明显的相互作用，彼此间有着十分密切的关系。一般认为电塑性效应的产生，主要是源于位错电子流，位错电子流将作用力施加给运动电子流，使运动电子流与位错彼此发生相互作用，从而促进位错运动，有效提高位错运动穿过各种障碍的能力，从而使金属材料的塑性变形能力大大提升。

2 脉冲电流对金属材料组织结构的影响分析

相关研究表明，脉冲电流会在一定程度上影响一系列冷加工金属材料的退火组织结构，如铜、铝以及镍等，并且对于铜金属的再次结晶具有促进作用。如下图所示：

由上图可以知道，铜金属在进行冷变形之后，其显微硬度会受再结晶时间的影响，再结晶时间发生变化，则其也发生相应的变化。金属材料在进行退火时，对其适当施加脉冲电流，这样可以使金属材料的再结晶过程，促使金属材料能在短时间内迅速完成再结晶过程。这一研究可以有效表明：脉冲电流对于结晶晶粒的生长能够进行有效抑制，并能促使结晶晶粒更为细化。另外，能有效增加Arrhenius公式的前指数因子的数值，不会对激活能产生任何影响。当然在对铜金属材料施加脉冲电流，能促使铜金属材料的结构更为锐化，使其退火结晶的形成延迟。由此表明，漂移电子流能在一定程度上影响其显微组织的固态相变，也会影响其显微组织的结构，同时还影响晶体中的缺陷。部分研究人员认为，在电场退火的条件下，电场退火能对铜金属再结晶以及其晶粒生长进行抑制，从而能在较短的时间内形成和发展铜金属再结晶的立方结构，对其具有重要的作用。

3 脉冲电流对金属材料性能的影响分析

相关研究人员研究对脉冲电流对金属材料性能的影响时发现，脉冲电流不仅会大大降低金属材料的流变应力，还能有效提高金属材料的使用寿命，延长器疲劳寿命。在研究高密度脉冲电流对多晶铜以及a-Ti等金属材料的疲劳性能产生的影响时发现，对于a-Ti金属材料的低周疲劳而言，高密度脉冲电流对于其软化过程中出现的硬化峰能够进行彻底地消除，并且能对a-Ti金属材料疲劳初期的软化速率进行有效降低。一般而言，脉冲电流能大大降低多晶铜金的沿晶断裂倾向，并能对高多晶铜的疲劳寿命进行有效的延长[4]。相关研究人员认为，次滑系统中的位错运动在一定程度上会受高密度脉冲电流的影响，并且高密度脉冲电流会对驻留滑移带中的位错运动产生影响，从而有效提升滑移的均匀性。另外，脉冲电流对多晶铜金属材料疲劳寿命的影响与其受施加应力有着一定的关系，一般如果所施加的应力不断下降，则脉冲电流会相应地增加对多晶铜金属材料的疲劳寿命的影响。大量相关研究证明，在对多晶铜金属材料进行脉冲电流处理时，能够对驻留滑移带的平均宽度以及平均间距加以有效减少，且对整体界面处以及驻留滑移带的应力集中进行有效减少，从而促使多晶铜金属材料的疲劳寿命得以延长。总体而言，脉冲电流能对金属材料的疲劳裂纹的进一步扩展进行有效阻止，有效延长金属材料的疲劳寿命。

4 结束语

脉冲电流能在一定程度上影响金属材料的塑性变形，并且对金属材料的性能以及组织结构具有一定的影响。一般而言，充分利用电塑性效应，可以有效提高位错穿越各种障碍的能力，从而促使金属材料的塑性变形能力得以有效提升。另外，对铜、铝以及镍等金属材料施加脉冲电流，能有效促进这些金属材料的再次结晶。利用脉冲电流，对多晶铜以及a-Ti等金属材料的疲劳损伤加以处理之后，能有效改善疲劳损伤的金属材料的位错组态，从而促使金属材料的疲劳寿命得以延长。就现阶段而言，脉冲电流在改善金属材料的性能、转变金属材料的组织结构以及金属材料的加工等方面发挥着十分重要的作用，其具有十分广阔的发展空间。

[1]马红超.脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响分析[J].河南科技,2014(23):51.

孙兴飞(1987-)，男，陕西乾县人，本科。