本發(fā)明屬于金屬材料損傷修復，具體涉及一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷原位修復方法。

背景技術：

1、金屬材料在使用過程中，會產(chǎn)生微小塑性變形，塑性變形會導致的微觀組織劣化、局部應力集中等隱性損傷。這些損傷在構件服役過程中逐漸累積，最終會導致材料的力學性能下降，延展性大幅度降低，產(chǎn)生損傷、開裂等問題，降低構件的服役壽命，甚至嚴重時會造成構件的失效破壞，在一些關鍵應用領域，如航空航天、汽車工業(yè)等，可能會導致嚴重的安全隱患和經(jīng)濟損失。如果能夠對金屬材料的隱性損傷進行修復，恢復其力學性能和可加工性，不僅可以避免發(fā)生災難性的后果，還對金屬材料延壽及再制造有重大的工程意義。

2、目前常見的損傷修復技術為熱處理法。熱處理法通過退火過程，使材料的晶體結構重新排列，恢復材料的塑性韌性和力學性能，從而降低內(nèi)部損傷的擴展傾向。但是熱處理法對設備的要求以及構件的尺寸要求較高，同時對較嚴重的損傷效果有限，需要嚴格控制溫度和時間，否則會導致材料的性能下降。

技術實現(xiàn)思路

1、基于金屬構件在服役過程中以及承受循環(huán)載荷后會產(chǎn)生微小的塑性變形，微小塑性變形損傷累計后造成材料的塑性韌性下降，在微小塑性變形區(qū)域發(fā)生應力集中，殘余拉應力積累，最后在材料內(nèi)部發(fā)生裂紋，導致構件發(fā)生開裂。針對上述問題情況，本發(fā)明目的是提出一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，可實現(xiàn)對導電金屬材料的塑性變形損傷進行修復，有效解決材料出現(xiàn)的塑性韌性下降、力學性能下降、應力集中等問題，抑制后續(xù)服役過程中缺陷的產(chǎn)生。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：

3、一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，包括如下步驟：

4、s1：對損傷金屬構件進行探傷，檢測材料早期損傷，確定金屬構件中塑性變形損傷位置；

5、s2：將被檢測的損傷金屬構件固定在脈沖電流處理裝置上，采用夾具將損傷傷金屬構件與激勵電極緊固；

6、s3：利用耐高溫云母板壓緊激勵電極與損傷金屬構件；

7、s4：將脈沖電流信號施加至損傷部位兩端，根據(jù)損傷金屬構件的尺寸確定脈沖電流處理參數(shù)，利用確定的脈沖電流參數(shù)對損傷部位進行修復。

8、進一步的，步驟s1中利用非線性超聲檢測等無損檢測技術對損傷金屬構件進行探傷。

9、進一步的，所述步驟s2中激勵電極固定在損傷金屬構件的損傷部位兩端以減少兩電極之間的距離，減小電流在導體中流動時的電阻。

10、進一步的，步驟s3中利用耐高溫云母板壓緊激勵電極與構件，避免出現(xiàn)起電弧，壓緊激勵電極與構件還能使電極與構件更好的接觸，增大其接觸面積，減小電流傳輸時的電阻。此外利用耐高溫云母板做好電隔離措施，確保良好的電絕緣性能，做好脈沖電流使用安全。

11、進一步的，步驟s4中所述脈沖電流處理參數(shù)包括電流密度、電流頻率以及通電處理時間，為三個關健參數(shù)。

12、進一步的，所述作用的脈沖電流為矩形直流脈沖電流，電流密度為50-150?a/mm2，頻率為400-800?hz，每一個脈沖電流脈寬為100μs，相鄰脈沖的時間間隔為1.25-2.5?ms，電脈沖處理工藝的整個處理時間為1-3?min，利用確定的脈沖電流參數(shù)對損傷部位進行修復。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明針對的目標是服役過程中產(chǎn)生塑性變形導致材料延展性下降并產(chǎn)生應力集中從而造成金屬構件服役壽命下降的問題。材料發(fā)生塑性變形會導致其疲勞性能、強度和延展性的不均勻，還會引起應力集中，加速裂紋的產(chǎn)生和材料的開裂行為。

14、相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明針對的不是已經(jīng)產(chǎn)生的裂紋損傷的修復，而是針對金屬塑性變形引起的脆化損傷進行修復，實現(xiàn)其在經(jīng)歷脆化損傷后的延展性的恢復與可加工性能的恢復，恢復材料的塑性韌性，方便后續(xù)服役工件的再加工與強化，提高損傷材料的再利用率。本發(fā)明有效解決材料由于微小塑性變形產(chǎn)生、累計而導致的塑性韌性下降、應力集中、力學性能下降等問題，同時利用脈沖電流修復還能提高材料的抗拉強度等力學性能。利用電脈沖裝置可以直接進行原位操作，提高了材料損傷修復的效率。

15、對修復前后的材料微觀結構進行對比，脈沖電流在經(jīng)過損傷位置時，由于熱效應和電子風力效應，不僅促進了微缺陷愈合，晶粒發(fā)生再結晶，還消除了材料的應力集中，降低損傷試樣的殘余拉應力水平，對材料的拉伸強度進行了強化，有效改善損傷金屬材料的力學性能、可再加工性能以及服役壽命。

技術特征：

1.一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，其特征在于，步驟s1中利用非線性超聲檢測技術對損傷金屬構件進行探傷。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，其特征在于，所述步驟s2中激勵電極固定在損傷金屬構件的損傷部位兩端以減少兩電極之間的距離，減小電流在導體中流動時的電阻。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，其特征在于，步驟s4中所述脈沖電流處理參數(shù)包括電流密度、電流頻率以及通電處理時間。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，其特征在于，所述作用的脈沖電流為矩形直流脈沖電流，電流密度為50-150?a/mm2，頻率為400-800?hz，每一個脈沖電流脈寬為100μs，相鄰脈沖的時間間隔為1.25-2.5?ms，電脈沖處理工藝的整個處理時間為1-3?min。

技術總結
本發(fā)明公開一種基于高頻電脈沖的金屬塑性變形損傷修復方法，工藝如下：S1：對損傷金屬構件早期損傷進行探傷，確定金屬構件中塑性變形損傷位置；S2：將損傷金屬構件固定在脈沖電流處理裝置上，采用夾具將損傷傷金屬構件與激勵電極緊固；S3：利用耐高溫云母板壓緊激勵電極與損傷金屬構件；S4：將脈沖電流信號施加至損傷部位兩端，根據(jù)損傷金屬構件尺寸確定脈沖電流處理參數(shù)，利用確定的脈沖電流參數(shù)對損傷部位進行修復。本發(fā)明利用脈沖電流修復有效解決材料由于微小塑性變形產(chǎn)生、累計而導致的塑性韌性下降、應力集中、力學性能下降等問題，同時還能提高材料抗拉強度等力學性能。利用電脈沖裝置可以直接進行原位操作，提高材料損傷修復效率。

技術研發(fā)人員：樸鐘宇,湯煒晨,周振宇,田浩亮,蘇勝偉,彭光健,丁叢,侯文濤
受保護的技術使用者：浙江工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6