Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Тепловые эффекты импульсного тока в титане при растяжении

А.А. Мисоченко, О.Е. Корольков

ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН»

DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX

Оригинальная статья

Аннотация: Проанализировано тепловое действие импульсного тока при растяжении в титане Grade 2 и Grade 4 в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состояниях. В работе показана определяющая роль скважности тока при проявлении механизмов электропластического и тепловых эффектов. Показано, что в режиме одиночных импульсов (скважность 5000-10000) наблюдается соответствие начала температурного пика и скачка напряжений течения. В режиме многоимпульсного тока (скважность 10) максимальные температуры линейно увеличиваются при повышении плотности тока выше 40 А/мм2 и могут достигать порядка 170°С при плотности тока 100 А/мм2. При скважности ниже 5000 тепловые эффекты становятся доминирующими механизмами. Представлены результаты сравнения проявления электропластического эффекта в крупнозернистом и ультрамелкозернистом титане Grade 4, которые демонстрируют структурную чувствительность эффекта к размеру зерен и позволяют прогнозировать тренд при их уменьшении в нанообласть. Проведено сравнение снижения напряжений течения под действием тока и при нагреве внешним источником, демонстрирующее наличии других вкладов в электропластический эффект помимо теплового. При этом тепловой вклад тока в снижение напряжения течения в ультрамелкозернистом титане меньше, чем в крупнозернистом.

Ключевые слова: электропластический эффект, растяжение, импульсный ток, титан, тепловой эффект импульсного тока

  • Мисоченко Анна Александровна – к.т.н, старший научный сотрудник, ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН»
  • Корольков Олег Евгеньевич – научный сотрудник, ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН»

Ссылка для цитирования:

Мисоченко, А.А. Тепловые эффекты импульсного тока в титане при растяжении / А.А. Мисоченко, О.Е. Корольков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2026. - Вып. 18. - С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. 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.
2. Lee, C.H. Effect of electric current heat treatment on commercially pure titanium sheets / C.H. Lee, S.-W. Choi, P.L. Narayana et al. // Metals. – 2021. – V. 11. – I. 5. – Art. № 783. – 12 p. DOI: 10.3390/met11050783.
3. Pan, D. Grain refinement of Al–Mg–Si alloy without any mechanical deformation and matrix phase transformation via cyclic electro-pulsing treatment / D. Pan, Y. Wang, Q. Guo et al. // Materials Science and Engineering: A. – 2021. – V. 807. – Art. № 144510. – 14 p. DOI: 10.1016/j.msea.2021.140916.
4. Troitskii, O.A. Electromechanical effect in metals / O.A. Troitskii // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. – 1969. – V. 1. – № 1. – P. 18-22.
5. Stolyarov, V.V. Erratum to: role of the pulse current duty cycle during titanium tension / V. V. Stolyarov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2024. – V. 53. – I. 3. – P. 300. DOI: 10.1134/S1052618824700146.
6. Dimitrov, N.K. Electroplasticity: A review of mechanisms in electro-mechanical coupling of ductile metals / N.K. Dimitrov, Y. Liu, M.F. Horstemeyer // Mechanics of advanced materials and structures. – 2020. – V. 29. – I. 5. – P. 705-716. DOI: 10.1080/15376494.2020.1789925.
7. 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, L. Mears, J. T. Roth // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2017. – V. 139. – I. 11. – Art. № 110801. – 15 p. DOI: 10.1115/1.4036716.
8. Hariharan, K. Decoupling thermal and electrical effect in an electrically assisted uniaxial tensile test using finite element analysis / K. Hariharan, M.-G. Lee, M.-J. Kim et al. // Metallurgical and Materials Transactions. – 2015. – V. 46. – I. 7. – P.3043-3051. DOI: 10.1007/s11661-015-2879-3.
9. Ruszkiewicz, B.J. Investigation of heterogeneous joule heating as the explanation for the transient electroplastic stress drop in pulsed tension of 7075-T6 aluminum / B. J. Ruszkiewicz, L. Mears, J. T. Roth // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2018. – V.140. – I. 9. – Art. № 091014. – 11 p. DOI: 10.1115/1.4040349.
10. Wang, X. Modeling of thermal and mechanical behavior of a magnesium alloy AZ31 during electrically-assisted micro-tension / X. Wang, J. Xu, D. Shan, B. Guo, J. Cao // International Journal of Plasticity. – 2016. – V. 85. – P. 230-257. DOI: 10.1016/j.ijplas.2016.07.008.
11. Ugurchiev, U.Kh. Comparative analysis of measuring the thermal effect during extension without a current and with a current / U.Kh. Ugurchiev, N.N. Novikova // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2021. – V. 50. – I. 5. – P. 469-473. DOI: 10.3103/S1052618821050138.
12. Мисоченко, А.А. Тепловое действие импульсного тока в сплавах с различными теплофизическими свойствами / А.А. Мисоченко, В.В. Столяров // Станкоинструмент. – 2023. – Вып. 4. – P. 34-41. DOI: 10.22184/2499-9407.2023.33.4.34.41.

Содержание |