Релаксация напряжений при растяжении сопровождаемом током в ультрамелкозернистом титане
О.Е. Корольков, В.В. Столяров
ФГБУН «Институт машиноведения Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.135
Оригинальная статья
Аннотация: В статье изучается влияние релаксации напряжений, вызваннойостановками деформации и импульсным током, на деформационное поведение при растяжении ультрамелкозернистого титана Grade 4. Образцы растягивались по режимам: без тока; непрерывно с током; с периодическим подводом тока; периодическим подводом тока во время остановок деформации. Исследовалась микротвердость рабочей зоны испытанных образцов. Выполнены фрактографические исследования зоны разрушения. Показано, что в результате непрерывного введения тока в процессе растяжения напряжения течения снижаются, а удлинение до разрушения повышается. Периодическое введение тока, сопровождаемое остановками деформации, приводит к максимальному повышению относительного удлинения до разрушения за счет релаксации напряжений. Релаксационное влияние импульсного тока проявляется в снижении микротвердости и переходе характера разрушения от ямочно-чашечного излома к преимущественно ямочному излому.
Ключевые слова: релаксация напряжений, растяжение, титан, наноструктура, электропластический эффект, импульсный ток, микротвердость, фрактография
- Корольков Олег Евгеньевич – младший научный сотрудник, ФГБУН «Институт машиноведения Российской академии наук»
- Столяров Владимир Владимирович – д.т.н, профессор, главный научный сотрудник, ФГБУН «Институт машиноведения Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Корольков, О.Е. Релаксация напряжений при растяжении сопровождаемом током в ультрамелкозернистом титане / О.Е. Корольков, В.В. Столяров // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 135-147. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.135.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Hariharan, K. Stress relaxation and its effect on tensile deformation of steels / K. Hariharan, O. Majidi,C. Kim et al. // Materials & Design (1980-2015). – 2013. – V. 52, – P. 284-288. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.05.088.
2. Fox, A. Effect of temperature on stress relaxation of several metallic materials / A. Fox // Residual Stress and Stress Relaxation. In: Sagamore Army Materials Research Conference Proceedings; ed. by E. Kula, V. Weiss. – New York, Springer, 1982. – V. 28. – Сh. 11. – P. 181-203. DOI: 10.1007/978-1-4899-1884-0_11.
3. Klunnikova, Yu.V. The thermoelastic stresses during laser annealing of titanium dioxide on a sapphire substrate / Yu. V. Klunnikova, M. V. Anikeev, A. V. Filimonov // St. Petersburg Polytechnic University Journal - Physics and Mathematics. – 2022. – V. 15. – I. 3. – P. 100-110. DOI: 10.18721/JPM.15308.
4. Zhang, X. Effects of magnetic field on the residual stress and structural defects of Ti-6Al-4V / X. Zhang, Q. Zhao, Z. Cai, J. Pan // Metals. –2020. – V. 10. – I. 1. – Art. № 141. – 12 p. DOI: 10.3390/met10010141
5. Балтаев, Т.А. Ультразвуковой метод стабилизации механических и геометрических параметров изделий / Т.А. Балтаев, Д.К. Кушалиев, Б.А. Ерманова // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. – 2019. – № 2. – С. 99-104.
6. Liang, P.C. Non-deformation recrystallization of metal with electric current stressing / P. C. Liang, K.L. Lin // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. – V. 722. – P. 690-697 DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.06.032.
7. Комаристая, К.О. О релаксации напряжений и разрушения в наноструктурных твердых телах / К.О. Комаристая // 2-я Международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и экология строительных материалов, изделий и конструкций»: сборник научных трудов в 2 томах, 1 октября 2019, Курск. – Курск: Юго-Западный государственный университет, – 2019. – Т. 1. – С. 197-199.
8. Krasnikov, V. Effect of copper segregation at low-angle grain boundaries on the mechanisms of plastic relaxation in nanocrystalline aluminum: an atomistic study / V. Krasnikov, A. Mayer, P. Bezborodova, M. Gazizov // Materials. – 2023. – V. 16. – I. 8. – Art. № 3091. – 18 p. DOI: 10.3390/ma16083091
9. Sheng, Y. Application of high-density electropulsing to improve the performance of metallic materials: mechanisms, microstructure and properties / Y. Sheng, Y. Hua, X. Wang et al. // Materials. – 2018. – V. 11. ‒ I. 2. – Art. № 185. – 25 p. DOI: 10.3390/ma11020185.
10. Semenova, I. Ultrafine-grained titanium-based alloys: structure and service properties for engineering applications. / I. Semenova, V. Polyakova, G. Dyakonov, A. Polyakov // Advanced Engineering Materials. ‒ 2022. ‒ V. 22. ‒ I. 1. ‒ Art. № 1900651. ‒ 13 p. DOI: 10.1002/adem.201900651.
11. Majchrowicz, K. Thermal stability and mechanical behavior of ultrafine-grained titanium with different impurity content / K. Majchrowicz, A. Sotniczuk, J. Malicka et al. // Materials. – 2023. – V. 16. – I. 4. – Art. № 1339. – 13 p. DOI: 10.3390/ma16041339.
12. Eipert, I. Improvement in ductility in commercially pure titanium alloys by stress relaxation at room temperature / I. Eipert, G. Sivaswamy, R. Bhattacharya et al. // Key Engineering Materials. ‒ 2014. ‒ V. 611-612. ‒ P. 92-98. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.611-612.92.
13. Поляков, А.В. Эволюция микроструктуры титана Grade 4 c изменением степени деформации при РКУП-CONFORM /А. В. Поляков, Д. В. Гундеров, Г. И. Рааб, Е. П. Сошникова // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2011. – Т. 15. – № 1 (41). – С. 95-100.
14. ASTM F67-06. Standard specification for unalloyed titanium, for surgical implant applications (UNS R50250, UNS R50400, UNS R50550, UNS R50700). – Режим доступа: https://www.astm.org/f0067-06.html. – 01.09.2023.
15. Stolyarov, V. Features of the interaction of plastic deformation and pulse current in various materials / V. Stolyarov, I. Calliari, C. Gennari // Materials Letters. – 2021. – V. 299. – Art. № 130049. – 9 p. DOI: 10.1016/j.matlet.2021.130049.
16. Kim, M.-J. Elucidating the origin of electroplasticity in metallic materials / M.-J. Kim, S. Yoon, S. Park et al. // Applied Materials Today. ‒ 2020. ‒ V. 21. ‒ Art. № 100874. ‒ 13 p. DOI: 10.1016/j.apmt.2020.100874.
17. Conrad, H. Electroplasticity in metals and ceramics / H. Conrad // Materials Science and Engineering. –2000. – V. 287. – I. 2. – P. 276-287. DOI: 10.1016/S0921-5093(00)00786-3.
18. Ao, D.-W. Hot tensile behaviors and microstructure evolution of Ti-6Al-4V titanium alloy under electropulsing / D.-W. Ao, X.-R. Chu, S.-X. Lin et al. // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). – 2018. – V. 31. – I. 12. – P. 1287-1296. DOI: 10.1007/s40195-018-0735-3.
19. Zhao, S. Minor defect reconfiguration in a Ti–Al alloy via electroplasticity / S. Zhao, R. Zhang, Y. Chong // Nature Materials. – 2021. – V. 20. – P. 468-472. DOI: 10.1038/s41563-020-00817-z.
20. Корольков, О.Е. Электропластический эффект в титановых сплавах при их растяжении / О.Е. Корольков, М. А. Пахомов, В. В. Столяров // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2022. – Т. 88. – № 10. – С. 73-82. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-10-73-82.
21. Stolyarov, V.V. Deformation behavior under tension with pulse current of ultrafine-grain and coarse-grain CP titanium / V.V. Stolyarov, O.E. Korolkov, A.M. Pesin, G.I. Raab // Materials. – 2023. – V. 16. – I. 1. – Art. № 191. – 10 p. DOI:10.3390/ma16010191.
22. Корольков, О.Е. Влияние размера зерна и скважности на механическое поведение титана при растяжении с импульсным током / О.Е. Корольков, М.А. Пахомов, А.В. Поляков и др. // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 639-651. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.639.
23. Ruszkiewicz, B.J. A Review of electrically-assisted manufacturing with emphasis on modeling and understanding of the electroplastic effect / B.J. Ruszkiewicz, T. Grimm, I. Ragai et al. // Journal of Manufacturing Science & Engineering. – 2017. – V. 139. – I. 11. – Art. № 110801. – 15 p. DOI: 10.1115/1.4036716.