[發明專利]利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法

在審

• 申請號: 202211034569.0
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115369234A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 尹飛;華林;樂雄
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C22F3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

1.一種利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、制備金屬材料試樣；初步選定脈沖電源的波形、頻率、周期、脈沖峰值電流密度、占空比、電磁復合場處理時間，其中，占空比由脈寬、脈沖間隔計算，周期和頻率由脈寬和脈沖間隔決定，電磁復合場處理時間由脈沖個數決定，并根據脈沖峰值電流密度和試樣截面積計算所需的脈沖峰值電流；設置脈沖電源的輸出參數，包括：脈沖峰值電流、脈寬、脈沖間隔、脈沖個數；

S2、設置脈沖電源的測量參數：在脈沖方波上設置測量點，測量點的個數根據脈沖方波的占空比以及周期確定，測量點覆蓋整個周期并且脈沖方波的脈沖寬度上至少覆蓋兩個測量點以保證測量準確性；同步設置脈沖電源的電壓和電流作為測量參數，以便計算電磁復合場處理過程的瞬時脈沖電阻；

S3、將待處理試樣安裝于電磁復合場處理裝置中，建立脈沖電源設備和電腦間的通訊，設置熱成像儀對試樣的溫升進行測量，并提前開啟熱成像儀進行溫度測量；開啟脈沖電源設備對待處理試樣進行不同電磁復合場參數的電磁復合場處理，并同步記錄瞬時脈沖電阻以及溫度；為保證利用非熱效應進行金屬組織調控，若存在高于5°的溫升就應該調小脈沖方波的脈寬，從而降低試樣的溫升，重復S2、S3步驟，直至溫升低于5°后進入步驟S4；

S4、通過數據處理得到瞬時脈沖電阻的變化；并對不同電磁復合場參數的電磁復合場處理后的試樣進行EBSD測試，獲取試樣的顯微組織；建立電磁復合場參數、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系；

S5、分析電磁復合場參數、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系，根據瞬時脈沖電阻變化優化電磁復合場參數，進而調控顯微組織。

2.根據權利要求1所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，步驟S1中，脈沖電流的頻率為0-500Hz，脈沖峰值電流密度為20-100A/mm²，為了控制脈沖電流的熱效應，控制脈沖電流的占空比為1-5％。

3.根據權利要求1所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，步驟S4中，所述顯微組織包括晶粒尺寸、碳化物百分數。

4.根據權利要求1所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，步驟S4中，所述電磁復合場參數包括脈沖峰值電流密度和電磁復合場處理時間；建立電磁復合場參數、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系，方法為：

保持電磁復合場處理時間不變，改變電磁復合場處理中脈沖峰值電流密度，建立脈沖峰值電流密度、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系；

保持電磁復合場處理中脈沖峰值電流密度不變，改變電磁復合場處理時間，建立電磁復合場處理時間、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系。

5.根據權利要求4所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，步驟S5具體包括：

分析脈沖峰值電流密度、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系，根據瞬時脈沖電阻變化優化脈沖峰值電流密度；

分析電磁復合場處理時間、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織三者之間的對應關系，根據瞬時脈沖電阻變化優化電磁復合場處理時間。

6.根據權利要求5所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，根據瞬時脈沖電阻變化優化脈沖峰值電流密度，優化方法為：脈沖峰值電流密度存在一個最佳值，使材料發生靜態再結晶后晶粒尺寸最小，對應于瞬時脈沖電阻值的下降值最大；在試驗數據拐點對應的脈沖峰值電流密度附近設置更小的脈沖峰值電流密度間隔，根據瞬時脈沖電阻值的下降值來優化脈沖峰值電流密度。

7.根據權利要求5所述的利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，其特征在于，根據瞬時脈沖電阻變化優化電磁復合場處理時間，優化方法為：根據瞬時脈沖電阻從最大值減小到緩慢變化起點階段的時間，優化電磁復合場處理時間。