д.т.н., профессор, главный научный сотрудник
Dr. Sci. (Eng.), Prof., Chief Researcher, Mechanical Engineering Research
Работа посвящена изучению внешних воздействий на деформационное поведение металлических материалов. На основе литературных источников кратко рассмотрены эффекты, сопровождающие прохождение импульсного тока и связанные с ними структурные изменения в металлах и сплавах. Особая роль во вкладе каждого эффекта принадлежит виду (постоянный, импульсный) и режимам (плотность, скважность) тока, а также природе материала. Представлены результаты собственных исследований взаимодействия импульсного тока большой скважности (Q ≥ 103) и пластической деформации квазистатическим растяжением в материалах разной физической природы: чистые металлы (титан и алюминий), сплавы c памятью формы TiNi с обратимым мартенситным превращением (стехиометрического и застехиометрического составов), феррито-перлитная (Ст3) и нержавеющая аустенитная (0Х18Н10Т) стали. Используется импульсный ток плотностью выше критической и большой скважности, позволяющий наблюдать электропластический эффект в виде скачков напряжения при минимальном тепловом эффекте. В отличие от известного классического проявления электропластического эффекта в виде снижения напряжений течения и повышения пластичности демонстрируется проявление аномального упрочнения от нескольких десятков до сотен МПа. Предполагается, что причинами видимых эффектов являются внешние и внутренние факторы: высокая скважность тока, термомеханическое циклирование, смена дислокационного механизма деформации, мартенситное превращение, измельчение структуры, растворение частиц избыточных фаз. При снижении скважности (повышении частоты импульсного тока до 103 Гц) и переходе от одиночных импульсов тока к многоимпульсному току эффекты упрочнения на этих же материалах исчезают и заменяются традиционным снижением напряжений течения из-за теплового эффекта тока.
The work is related to the study of external influences on the deformation behavior of metallic materials. On the basis of literary sources, the effects accompanying the passage of a pulsed current and related structure changes in the metals and alloys are briefly considered. A special role in the contribution of each effect belongs to the current mode (direct, pulse) and regimes (density, off-duty factor), as well to the material. The results of our own studies of the interaction of pulsed current with a large off-duty factor (Q ≥ 103) and plastic deformation by quasi-static tension in materials of different physical nature are presented: pure metals (titanium and aluminum), shape memory TiNi alloys with reversible martensitic transformation (stoichiometric and behind stoichiometric composition), ferrite-pearlitic (ST3) and stainless austenitic (0Kh18N10T) steels. A pulsed current with a density above the critical and high off-duty factor is used, which makes it possible to observe the electroplastic effect in the form of stress drops with a minimum thermal effect. In contrast to the well-known classical manifestation of the electroplastic effect in the form of a decrease in flow stresses and an increase in plasticity, a manifestation of anomalous strengthening from several tens to hundreds of MPa is demonstrated. It is assumed that the reasons of visible effects are external and internal factors - high off-duty factor, thermomechanical cycling, change in the dislocation mechanism of deformation, martensitic transformation, structure refinement, dissolution of particles of excess phases. With a decrease in the off-duty factor (increasing the frequency of the pulsed current to 103 Hz) and transition from single pulse to multi-pulse current, the hardening effects are replaced by the traditional decrease in flow stresses due to the thermal effect of the current.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.