电流辅助微成形由于其高效,环保的特点,在微成形领域有着很大的应用空间。电流流过金属材料时,产生大量的焦耳热会使材料的力学性能发生改变,因此其作为一种新型热加工工艺受到了科研人员广泛的关注。由于金属材料在电流激励下发生塑性变形时会产生与常规热加工不同的变形行为,为了更系统的了解电流下材料的变形规律,进行基础实验及模拟预测是十分有必要的。本课题将在宏观和介观两种尺度对电流的电热耦合效应进行模拟仿真,同时进行电流辅助微压缩实验和电流辅助微镦粗工艺的仿真研究。在宏观尺度下,不考虑材料内部微观结构的影响,认为材料是均匀介质,以平均电阻率、热导率作为材料整体的电热物性参数进行电热力多场耦合的仿真。利用DEFORM-3D有限元软件,模拟预测了TA15钛合金在电流辅助微拉伸变形过程中焦耳热温度、应力场和应变场的变化,研究了电脉冲频率、幅值、占空比及试样尺寸对电流辅助微拉伸的影响。在介观尺度下,考虑晶界、微孔洞等缺陷对电热场分布的影响,构建了基于元胞自动机的非均匀介质多场耦合模型。在MATLAB平台上通过麦克斯韦方程及基尔霍夫定律求解了特征空间内的电场强度、电流密度的分布,并通过有限差分法实现了介观尺度的电热耦合,研究了电流加载方向,晶粒尺寸及微孔洞形状对介观尺度下电热分布的影响。进行了电流辅助微压缩实验及模拟研究,研究了相同高径比下,直径为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm的TC4钛合金微压缩试样在不同电流密度下的变形行为,发现电流密度越大,材料软化效果越好。材料在大电流下发生了马氏体相变。此外,发现电流对材料的软化程度与试样尺寸相关,并从理论上推导了试样形状与电热温度的关系。进行了电流辅助微压缩的有限元仿真模拟,研究了压缩试样变形鼓度与电流密度及试样尺寸的关系,发现实验与仿真能很好的对应。进一步模拟了电流辅助微镦粗工艺,研究了端部镦粗、1/4部位镦粗、中心镦粗三种成形方案下试样的变形特点,发现改良电流流通的路径能有效改善试样的变形能力,在相同电流密度下,中心镦粗成形效果最佳,1/4部位镦粗次之,端部镦粗最差。