Нетипичное упрочнение, вызванное током и пластической деформацией

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На основе литературных и экспериментальных данных кратко рассмотрены эффекты, сопровождающие прохождение импульсного тока и связанные с ними структурные изменения в металлах и сплавах. Показана особая роль вида и режимов тока, а также природы материала. Представлены результаты проведенных исследований взаимодействия электрического тока и пластической деформации квазистатическим растяжением в чистых металлах, титановых сплавах с мартенситным превращением, сталях. Предполагается, что причинами обнаруженных деформационных эффектов являются соотношение периода и длительности импульса, циклирование напряжений и температуры, изменение механизма деформации, обратимые превращения, изменение размера зерен, появление частиц вторых фаз. Вариация скважности позволяет регулировать соотношение теплового и электропластического эффекта и тем самым влиять на механизмы упрочнения/разупрочнения.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. В. Столяров

Институт машиноведения РАН им. А. А. Благонравова

Author for correspondence.
Email: vlstol@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Troitskii O. A. Electromechanical effect in metals // JETP Letters. 1969. № 1. P. 18.
  2. Golovin Yu. I. Magnetoplastic effect in solids // Physics of the Solid State. 2004. V. 46 (5). P. 789.
  3. Liu J., Jia D., Fu Y., Kong X., Lv Z., Zeng E., Gao Q. Electroplasticity effects: from mechanism to application // Int. J. of Advanced Manufacturing Technology. 2023. https://doi.org/10.1007/s00170-023-12072-y
  4. Perkins T. A., Kronenberger T. J., Roth J. T. Metallic forging using electrical flow as an alternative to warm/hot working // J. of Manufact. Sci. Eng. 2007. V. 129. P. 84.
  5. Chun X. U., Ya-Nan L.I., Rao X. H. Effect of electropulsing rolling on mechanical properties and microstructure of AZ31 magnesium alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24. P. 3777.
  6. Zhou Y., Chen G. Q., Fu X. S., Zhou W. L. Effect of electropulsing on deformation behavior of Ti-6Al-4V alloy during cold drawing // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24. P. 1012.
  7. Lee T., Magargee J., Ng M. K., Cao J. Constitutive analysis of electrically assisted tensile deformation of CP-Ti based on non-uniform thermal expansion, plastic softening and dynamic strain aging // Inter. J. of Plasticity. 2017. V. 94. P. 44.
  8. Okazaki K., Kagawa M., Conrad H. Additional results on the electroplastic effect in metals // Scr. Metall. 1979. V. 13. P. 277.
  9. Okazaki K., Kagawa M., Conrad H. An evaluation of the contributions of skin, pinch and heating effects to the electroplastic effect in titanium // Mater. Sci. Eng. 1980. V. 45. P. 109.
  10. Rudolf C., Goswami R., Kang W., Thomas J. Effects of electric current on the plastic deformation behavior of pure copper, iron, and titanium // Act. Mater. 2021. V. 209. 116776.
  11. Stolyarov V. Deformation behavior at rolling and tension under current in TiNi alloy // Conf. ESOMAT. 2009. 06033.
  12. Zhao S., Zhang R., Chong Y. et al. Defect reconfiguration in a Ti–Al alloy via Electroplasticity // Nat. Mater. 2021. V. 20. P. 468. https://doi.org/10.1038/s41563-020-00817-z
  13. Zhou Y., Zhang W., Wang B., He G., Guo J. Grain refinement and formation of ultrafine-grained microstructure in a low-carbon steel under electropulsing // J. Mater. Res. 2002. V. 17. P. 2105.
  14. Rahnama A., Qin R. S. Electropulse-induced microstructural evolution in a ferritic-pearlitic 0.14% C steel // Scr. Mater. 2015. V. 96. P. 17.
  15. Qin R. S., Rahnama A., Lu W. J., Zhang X. F. Elliott-Bowman B. Electropulsed steels // Materials Science and Technology. 2014.V. 3. P. 1040.
  16. Gennari C., Pezzato L., Simonetto E., Gobbo R., Forzan M., Calliari I. Investigation of electroplastic effect on four grades of duplex stainless steels // Materials. 2019. V. 1. P. 1911.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. View of a flat sample (a) and a diagram of the current supply to the terminals (b): 1 – pulse current generator; 2 – oscilloscope; 3 – sample; 4 – thermocouple; 5 – insulation; 6 – terminals of the testing machine.

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Stress-strain curves under tension: VT1-0 (a), VT1-00 wire ∅1 mm (b) and Al single crystal (c): 1 – without current; 2 – single current pulses j = 250 A/mm² (VT1-0, VT1-00, Q = 10000); j = 450 A/mm² (Al, Q = 30000).

Download (162KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Stress-strain curves under tension without current 1 and with current 2: (a) – Ti49.3Ni50.7, j = 500A/mm², τ = 100 μs (Q = 140000); (b) – Ti50Ni50, j = 500–1500A/mm², τ = 1000 μs.

Download (95KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Stress-strain curves for tension of steels St3 (a) and Kh18N10T (b): 1 – without current; 2, 3 – with current; (a) – St3, curve 2: j = 115 A/mm², τ = 1 s, temperature ≤50°C, Q = 300000; (b) – Kh18N10T, curve 2: j = 820 A/mm², τ = 250 μs; curve 3: j = 2600 A/mm² τ = 1000 μs, 54°C, Q = 100000. The inset to Fig. 4a shows the tension section at an enlarged scale.

Download (133KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences