Constitutive Model and Microstructural Evolution for Tensile Behavior of Carbon Steel Ultrathin Strip under Pulsed Electric Field

08AL碳素钢极薄带材在微机电及微系统领域有着广泛的应用前景，但随着厚度的减小其塑性变形能力成为掣肘其应用的痛点。将脉冲电场集成到08AL碳素钢极薄带拉伸试验中，探究拉伸变形中电致塑性效应对极薄带变形能力和微观组织演变的影响规律。基于试验结果，建立一种改进的Johnson-Cook本构模型，用来定量分析电致塑性效应中焦耳热效应和非热效应对材料流动应力的影响规律。基于材料硬化子程序VUMAT开发电场辅助拉伸有限元模型，分析不同成形参数下的应力和应变特性，并确定试样微观结构表征的位置。试验结果表明，在施加1.50 A/mm2的电流时，试样抗拉强度较室温拉伸降低16.5%，伸长率提高32.1%。此外，微观表征结果表明，在平均电流密度为1.50 A/mm2的条件下，极薄带在塑性变形阶段不断细化晶粒并促进晶内和晶界处位错滑移，使其变形抗力降低，塑性性能提高。因此，脉冲电场辅助08AL碳素钢极薄带变形，有望显著提高其成形极限，拓宽其应用领域。