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硕士生秦鑫EML: 电塑性(脉冲电流)调控Ti3Al单晶流动应力与应变离域
发布时间:2025-03-01

       脉冲电流辅助成型作为一种新兴的金属加工技术,不仅能够通过焦耳热效应降低材料的变形抗力,还能通过电塑效应显著提高材料的延展性和可加工性。钛铝合金是轻质高温合金(密度为镍基高温合金的一半),有望取代一定服役温度下的镍基高温合金,实现航空航天装备减重。但钛铝合金一般具有室温脆性,难以加工,脉冲电流处理为提升其室温塑性提供了契机。

      我们以钛铝合金中重要的Ti3Al相为研究对象,采用分子动力学模拟,从微观角度系统探讨了脉冲电流调控Ti3Al单晶的电塑性机理,具体研究了Ti3Al单晶在单轴拉伸和循环荷载下的力学行为,分析了脉冲电流的非热效应对材料变形特征的调控作用,详细探究了脉冲电流对位错滑移及晶界迁移等微观结构演化的影响。研究发现,高脉冲电流处理Ti3Al单晶能够明显促进BCC相在多方向上聚集并诱发多孪晶交叉,形成孪晶结,从而增强位错的滑移与递,降低流动应力并减弱应变局域化;低脉冲电流也能产生类似现象,但效果较弱;无脉冲电流时,则更易在孪晶界产生位错缠结,导致流动应力升高,但应变集中也更显著。

       该研究以"Pulsed current induced twin junction for tuning flow stress and strain delocalization in Ti3Al single crystal"为题,近期发表在力学领域知名期刊Extreme Mechanics Letters。论文通讯作者为南京航空航天大学易敏教授,第一作者为其硕士研究生秦鑫博士研究生朱熠奇,论文链接:https://doi.org/10.1016/j.eml.2025.102292