高能量大电流条件下的材料力学性能测试系统

rockston

高能量大电流环境下材料的力学行为是航空、航天、电力电子、输变电等工业和某些特殊领域中非常关心的重要课题。近年来高技术的发展对材料提出了更高的要求。在高能电场或电流条件下材料的力学行为以及力与电复合施加对材料性能的影响引起了人们极大的重视。特别是用于微电子器件和微机械系统的材料对电致损伤和电致失效更为敏感。材料在带电环境下承受力的载荷时，将受到电场和应力场的复合作用，复杂化。目前电可以引起材料的损伤包括：电致损伤、电致疲劳、电迁移、电击穿、电侵蚀等。

这使得材料的应变和破坏行为我们的研究证实适当高能脉冲电流施加到金属材料，还可提高材料塑性，改善了材料的加工性能，改善疲劳性能，在一定程度上修复金属材料在服役过程中形成的内部损伤等有益作用。因而，研究电与材料间的相互作用，具有非常重要的工程意义。为此我们与新三思公司合作设计了特殊的力学试验机。它可以

模拟各种加电环境下材料的力学行为的变化。这也可以为输变电、电力、电子和某些特殊领域的材料实验提供实验方法和测试数据。本系统实现了在动态条件下实时监控和采集材料对力电耦合的作用，给出定量分析数据（如图1.）

我们曾利用该系统研究了多种材料在高能脉冲作用下的力学行为和电塑性效应。其中一个典型实验是在试件上通以峰值为2000安培的连续高能脉冲电流条件下，利用本设备测试了某种深冲钢的力学性能。结果表明该钢在通有高能脉冲电流条件下材料的屈服强度降低，屈强比降低，材料的延伸率得到提高（图2）。这对于改善材料的塑性加工性能和冲压成形性能都十分有益。