[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

本發明涉及一種利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，包括：S1、制備試樣，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，設置其輸出參數；S2、設置脈沖電源的測量參數，包括測量點、電壓和電流；S3、對試樣進行不同電磁復合場參數的處理，記錄瞬時脈沖電阻以及溫度；S4、通過數據處理得到瞬時脈沖電阻的變化；對試樣進行EBSD測試，獲取顯微組織；建立電磁復合場參數、瞬時脈沖電阻變化、顯微組織間的對應關系；S5、根據瞬時脈沖電阻變化優化電磁復合場參數。本發明通過調控電磁復合場的參數實現非熱效應，通過瞬時脈沖電阻的變化優化電磁復合場參數，達到精準調控金屬結構材料的顯微組織的目的。

技術領域

本發明屬于電磁復合場調控金屬材料組織技術領域，具體涉及一種利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法。

背景技術

強烈的外部刺激可以顯著改變變形金屬的行為。電磁復合場已被證明能夠改變材料微觀結構和力學性能，將電磁復合場應用于加工領域也形成了一種電-熱-磁-機械加工的新方法，可用于開發新的微觀結構和力學性能的材料。由于高能量密度電磁復合場處理過程總是不可避免的會產生焦耳熱，總是很難區分電磁復合場處理過程中的熱效應和非熱效應，或者說不能很好的確定組織性能改變過程中非熱效應究竟作了多大的貢獻。

因此，現有通過電磁復合場處理金屬材料的方法，大多通過電磁復合場的熱效應和非熱效應來調控金屬材料的組織，而無法完全剝離熱效應；而且缺乏對電磁復合場處理金屬結構材料組織的精準調控方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足，提供一種利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，首先通過調控電磁復合場的參數來實現非熱效應；然后通過瞬時脈沖電阻的變化來優化電磁復合場參數，從而達到精準調控金屬結構材料的顯微組織的目的；而且通過改變電磁復合場參數，可以實現熱處理的效果，從而替代熱處理，實現不同性能的工程結構材料需求。

本發明為解決上述提出的技術問題所采用的技術方案為：

一種利用電磁復合場非熱效應調控金屬材料組織的方法，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。