电阻加热金属丝材塑性变形电-热-机械响应分析

电阻加热金属丝材增材制造技术对空间设备的修复和制造具有重要意义，在电阻加热金属丝材熔化沉积成形过程中，金属熔体的塑性变形影响金属零件的成形形貌. 为了精确探究金属熔体的塑性变形，将不同的电流密度通过短路的金属丝材，通过高速摄像机观测金属丝材塑性变化，采用热像仪和电压电流采集系统分别采集了金属丝材熔化过程的温度变化和电信号变化. 数值分析金属丝材塑性变形的机电热响应状态. 结果表明，数值计算得出最大挠度是电流密度的线性函数，与试验结果一致，通过高密度电流的金属丝材会发生显着的塑性变形. 在高电流密度的电流的作用下，释放出大量的焦耳热会引起局部温度的显着升高，从而导致屈服应力的降低，由于电-热-机械相互作用的原因，容易在电子互连中引起塑性变形.     

电阻加热金属丝材熔滴过渡的产热机制与熔化行为研究

根据电阻加热金属原理,提出了一种适用于空间环境的金属成形方法:电阻加热金属丝材熔敷成形技术。将金属丝材与基板短路,可编程电源输出的电流流过金属丝材与基板产生电阻热,金属丝材开始熔化与过渡。电压电流采集系统与高速摄像系统分别对电信号和图像实时同步采集,分析金属丝材熔化过程和过渡行为的电信号与图像的变化,研究电流波形和电流大小对金属熔体的影响,分析电阻加热金属丝材过程动态电阻的变化趋势,通过不同空间位置下金属熔体向基板过渡的行为,研究重力对金属熔体在过渡阶段的影响。结果表明,恒流电流加热金属丝材时,改变电流大小可以改变金属熔体的总热量,但无法精确控制加热速率和热量的输入;脉冲电流加热金属丝材时,通过脉冲个数精确控制加热速率和热量输入。在过渡阶段,当恒流电流工作时,熔体受到一个固定方向的力直至过渡;当脉冲电流工作时,熔体受力摆动过渡。2种电流分别加热金属丝材时,金属丝材的动态电阻变化趋势基本相同且与金属丝材的熔化状态对应。在地面环境下,金属熔体过渡阶段受到表面张力、电磁收缩力作用,使其可以克服重力过渡至基板,验证了电阻加热金属丝材熔敷成形技术在空间环境下的可行性。