[發明專利]一種金屬薄板電流輔助微彎曲力學性能測試裝置

在審

• 申請號: 202110049870.8
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112903474A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 章海明;肖新蔚;徐帥;呂曼乾
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01J5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種金屬薄板電流輔助微彎曲力學性能測試裝置，該裝置用于微彎曲試樣的測試，該裝置包括：微型材料試驗裝置，用于固定微彎曲試樣并對其進行微彎曲試驗；電流輸出裝置，用于給微彎曲試樣通電；溫控及溫度采集裝置，用于測量微彎曲試樣的溫度和降低微彎曲試樣的表面溫度；數據采集裝置，分別連接微型材料試驗裝置、電流輸出裝置和溫控及溫度采集裝置，用于完成電輔助微彎曲實驗的實驗數據采集。與現有技術相比，本發明具有以下優點：實驗裝置穩定可靠、可對試樣提供均勻的電流輸入并排除溫升效應。

技術領域

本發明涉及新型材料力學性能測試領域，尤其是涉及一種金屬薄板電流輔助微彎曲力學性能測試裝置。

背景技術

電流輔助成形技術是一種新興的成形技術，引起了人們的廣泛關注。對于難變形結構金屬材料，如鎂合金、鈦合金等，通常可以借助能場輔助成形技術來改善材料的成形性能。相比于傳統的冷成形，能場輔助成形可以有效軟化金屬，激活額外的塑性變形機制，減小變形過程中消耗的能量，改善成形件的質量。但熱成形和電流輔助成形又有所不同，在熱成形中，加工零件整體被加熱到一個恒定溫度，而在電流輔助成形的過程中，電流直接將需要變形的部分軟化，大大節約了所需的能量。施加電流之后，材料的成形性能增強、流動應力下降、回彈減小，一般認為是電致塑性效應導致了材料性能的提高。目前對于電塑性效應機理的解釋大致形成了三種觀點：焦耳熱效應、電子風效應和磁效應。流過金屬截面的電子與材料內部的原子、缺陷、位錯以及孿晶發生交互作用，降低材料層錯能，促進動態再結晶，延遲斷裂發生，提高了材料的塑性變形能力。例如中國專利申請號202010782037.X公開了一種高溫鈦合金網格筋壁板的電輔助壓彎成形工藝方法，包括以下步驟：將高溫鈦合金厚板銑削加工成為平面網格筋壁板；通過連接脈沖電流發生器的兩個電極分別對平面網格筋壁板兩端進行接觸壓邊；脈沖電流發生器通過電極對平面網格筋壁板進行自阻加熱；控制壓彎凸模下行對平面網格筋壁板進行壓彎操作；待平面網格筋壁板成形至設計的幾何形狀，將脈沖電流輔助成形的思想應用于高溫鈦合金網格筋壁板整體成形過程，預期利用材料自阻加熱效應及電致塑性效應提高高溫鈦合金網格筋整體壁板件成形性，并通過電-熱-力場的協同控制，實現高溫鈦合金網格筋整體壁板件形性一體化精確調控。但是目前將電塑性效應引入微細塑性成形工藝的報道較少，因此如何來提供一套電流輔助微細塑性成形的設備，從而來解決微彎曲夾具的通電和絕緣、試樣溫度控制及電流參數采集、微彎曲實驗和數據采集等問題，成為需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種金屬薄板電流輔助微彎曲力學性能測試裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種金屬薄板電流輔助微彎曲力學性能測試裝置，該裝置用于微彎曲試樣的測試，該裝置包括：

微型材料試驗裝置，用于固定微彎曲試樣并對其進行微彎曲試驗；

電流輸出裝置，用于給微彎曲試樣通電；

溫控及溫度采集裝置，用于測量微彎曲試樣的溫度和降低微彎曲試樣的表面溫度；

數據采集裝置，分別連接微型材料試驗裝置、電流輸出裝置和溫控及溫度采集裝置，用于完成電輔助微彎曲實驗的實驗數據采集。

優選地，所述的微型材料試驗裝置包括力和位移傳感器、不銹鋼夾板、陶瓷凸模、不銹鋼支腳、不銹鋼支座和陶瓷支撐；

所述的力和位移傳感器安裝于微型材料試驗裝置內下部，所述的陶瓷凸模通過不銹鋼夾板連接力和位移傳感器；所述的微彎曲試樣通過不銹鋼支腳夾持在不銹鋼支座上，所述的不銹鋼支座通過陶瓷支撐固定于微型材料試驗裝置上，所述的陶瓷凸模向上運動，對微彎曲試樣施加載荷將其彎曲，所述的力和位移傳感器將微彎曲試樣的載荷和位移的試驗數據傳輸至數據采集裝置。

優選地，所述的不銹鋼支腳的間距和不銹鋼支座的跨距根據微彎曲試樣的尺寸調整。