外场下Fe-6.5Si合金丝拉拔变形能力的改善和作用机理

Fe-6.5Si alloy is hard to deform due to its low ductility at room temperature, which hinders its industry application. Heat treatments can improve its workability. Some special treatments can be employed to strenthen the improvements, including electroplastic effect by electro pulse, and the chemomechanical effect in a electrochemical environment. The electro-pulse passing a specimen during deformation results in a softening and ductilizing. The electrochemical environment accelerates the dislocation moving so that its workability is improved. This project aims to study the electroplastic effect and the chemomechanical effect during a drawing process of the Fe-6.5Si wire. The treatments and their mechanisms for the drawing workability are studied. Our purpose is to apply the treatments on fabrication to shorten the processing, reduce the temperature for heat treatments, and decrease the requirements for the equipents. It will be a new technique for the deformation processing of the intermetallics materials.

Fe-6.5Si合金较低的室温塑性使其加工难度大，限制了工业应用。通过热处理等物理冶金手段可以提高其加工塑性，然而为了强化这些方法的作用，也可以采用一些特殊技术，包括增加外场，实现电致塑性；改变外界环境参数，利用化学力学作用改善材料的力学性能等。电致塑性是指材料在加工过程中受到脉冲电流的作用，变形抗力下降，塑性提高的现象。化学力学作用是指通过化学或电化学反应，加快材料变形过程中位错的移动速率，降低材料硬度，提高材料的塑性。探索适合Fe-6.5Si合金丝拉拔变形的电致塑性和化学力学作用条件，从而提高合金的加工变形能力，并试验在现有加工工艺上加以应用的可行性，将实现在现有加工变形过程中提高材料的变形能力，缩短工艺流程，降低热处理温度，降低设备要求和损耗，开发出针对难加工金属间化合物材料塑性加工的新途径。

拉拔是制造线材的一种主要方法。使用现有技术冷拔塑性不足的高强度合金会出现严重的困难（像断裂、严重的缺陷、表面质量恶化等）。例如，Fe-6.5wt.%Si合金是一种具有广泛应用前景的软磁材料，具有非常优异的软磁性能，可以用来制作高频下工作的高速电机，变压器，发电机。另一方面，即使塑性良好的普通碳钢或弹簧钢丝，由于加工硬化，随拉拔变形材料的强度升高，塑性急剧下降，对模具和拉拔设备的磨损增加，要求中间退火以恢复变形能力，导致生产成本的增加。.通过热处理等物理冶金手段可以提高其加工塑性，然而为了强化这些方法的作用，也可以采用一些特殊技术，包括增加外场，实现电致塑性；改变外界环境参数，利用化学力学作用改善材料的力学性能等。电致塑性是指材料在加工过程中受到脉冲电流的作用，变形抗力下降，塑性提高的现象。化学力学作用是指通过化学或电化学反应，加快材料变形过程中位错的移动速率，降低材料硬度，提高材料的塑性。.针对Fe-6.5Si合金丝材，我们开发出一整套的生产工艺，包括棒材轧制工艺；线材热拉拔工艺；线材的高能电脉冲拉拔和处理工艺；以及新型电化学拉拔新技术。电化学拔丝作为技术核心是通过采用不同的电压和电流密度的极化电流，在特殊的电解质溶液中实现被加工金属线材的阳极极化，从而提高金属材料塑性。.该技术可以极大地克服原材料的低塑性或者脆性所带来的加工困难。研究表明，利用化学力学作用，可以加快材料变形过程中位错的移动速率，显著降低材料硬度。主要表现为：材料变形抗力降低；加工硬化转变为加工软化；拉拔应力的波动降低1个数量级。.通过在工业生产线上的适用，该技术不但可以大幅提升丝材的质量，丝材直径跳动减小，表面质量提高，而且减少了对模具的磨损，减少了热处理的要求，极大地降低了生产成本，提高了生产效率。该技术不但可以实现Fe-6.5Si高硅钢等高性能金属线材的生产加工，也适用于普通碳钢和不锈钢线材的生产。