[发明专利]一种电辅助单拉试验温度控制装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种电辅助单拉试验温度控制装置及在试验过程中控制试样上温度均匀性的方法，包括电源控制柜；第一耐高温绝缘胶带；第二耐高温绝缘胶带；第一恒直流电源；第二恒直流电源；第一夹钳；第二夹钳；第一陶瓷加热片；第二陶瓷加热片；吹风机。通过本发明的技术方案，可以提高试样与夹钳交界处的温度，进而降低试样上的温度分布梯度，实现电辅助单拉试验中试样上温度的均匀控制，使得试样变形均匀，更加准确的描述材料的变形流动行为，避免了传统设计中因试样与夹钳之间的传热问题导致温度分布不均从而引起的变形集中问题。

技术领域

本发明属于塑性成形性能基础试验技术领域，尤其涉及一种研究金属板料电致塑性过程中电辅助单拉试验温度控制装置及其使用方法，可用于研究电场对金属板料成形性能的影响规律，揭示电场对材料流动行为的影响机理。

背景技术

在工业领域中，轻量化可以直接降低油耗、减小废气排放、提高效益，因此各行各业对轻量化提出了迫切要求，一些轻质合金(钛合金、镁合金、高强铝合金)以其比强度高、耐腐蚀等优良的性能被广泛应用于航空航天、汽车等领域。但其常温下塑性成形性能差，成形窗口小，限制了其应用。研究发现，金属等材料在加载电流后其成形性能发生了显著变化，如塑性提高、变形抗力降低等，这种现象称为电致塑性效应。因此，电辅助成形是实现难变形材料难成形结构精确成形制造的极具前景的技术之一。一方面电流通过焦耳热效应提高材料温度，使材料发生热软化(热致塑性/热效应)，另一方面电流可以直接降低材料的流动应力(纯电致塑性/非热效应)。对于纯电致塑性的机理，目前存在很多争论。有的学者认为纯电致塑性是由于运动电子与位错发生交互作用，加速位错运动从而降低流动应力、提高材料塑性；有的学者认为纯电致塑是由于电子对溶质原子、异质相、析出相、回归的影响等。因此，为了将纯电塑性应用于塑性成形过程中，需要对其机理进行进一步的研究。而单向拉伸试验是研究材料流动行为的基础性试验，因此电辅助单拉试验被广泛用于研究电场对材料流动行为的影响机理。

在电辅助单拉试验过程中，当电流通过金属材料时，会产生焦耳热。由于试样与单拉夹钳之间的热传导，导致试样上与夹钳接触的交界处温度很低，使得试验过程中单拉试样上存在很大的温度梯度，这对试样上标距段的变形均匀性造成很严重的影响，导致变形集中，提早断裂。因此，需要通过一种方法来控制单拉试样上的温度均匀性。

目前对于温度均匀性控制的方法主要有：1.改变试样的尺寸，缩小标距段；2.改变试样的形状；3.利用吹风机等装置控制温度；4.试验过程中实时调整电流大小等。但这些方法对控制温度均匀性的效果有限，使电辅助单拉试验的结果，尤其是延伸率存在很大误差，不利于研究电场对金属材料流动行为影响的机理。

发明内容

本发明提供电辅助单拉试验温度控制装置及在试验过程中控制试样上温度均匀性的方法，解决因温度分布不均导致的变形集中问题。试验过程中的温度梯度主要是由试样与夹钳之间的传热造成的，因此最直接的方法也是对试样与夹钳的交界处进行改进。本发明提出在试样与夹钳的交界处进行辅助加热，即将陶瓷加热片贴到试样与夹钳的交界处，然后用外接的恒直流电源对陶瓷加热片进行加热，提高交界处的温度，进而降低试样上的温度分布梯度。同时，在试样的两端粘贴耐高温绝缘胶带，提高接触部位的电阻值，进一步提高交界处的温度。本发明的具体技术方案如下：

一种电辅助单拉试验温度控制装置，其特征在于，包括电源控制柜；第一耐高温绝缘胶带；第二耐高温绝缘胶带；第一恒直流电源；第二恒直流电源；第一夹钳；第二夹钳；第一陶瓷加热片；第二陶瓷加热片；吹风机，其中，

所述电源控制柜通过导线与单拉试样的两端连接；

所述第一耐高温绝缘胶带和所述第二耐高温绝缘胶带粘贴包裹于单拉试样的两端，能够提高单拉试样在试验时的接触电阻；