limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2020-4-125-130lim-3265Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsАнализ перспектив применения электропластического эффекта в процессах обработки металлов давлениемAnalysis of the prospects of the application of the electroplastic effect in the processes of processing metals with pressureМинькоД. B.MinkoD. V.

г. Минск, пр. Независимости, 65

Minsk, Belarus, 65, Nezavisimosty Ave.

dminko@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus20201612202004125130Copyright © Минько Д.B., 20202020Минько Д.B.Minko D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3265

Механические свойства металлов изменяются временно или постоянно под действием электрического тока высокой плотности в зоне деформации. Это явление называется электропластичностью и его использование позволяет интенсифицировать процесс обработки давлением электропроводящих материалов, в том числе труднообрабатываемых с помощью существующих технологий. К настоящему времени нет устоявшейся точки зрения на физическую природу проявления электропластичности, хотя сам по себе этот эффект уже нашел практическое применение. Электропластичность металлов и их сплавов изучалась при различных условиях нагружения, включая испытания на растяжение, сжатие, изгиб. В статье анализируются описанные в научных публикациях теоретические механизмы возникновения электропластичности, результаты исследований электропластических свойств различных металлов или металлических сплавов и рекомендации по практическому применению электропластического эффекта.

The mechanical properties of metals change temporarily or permanently under the influence of a high density electric current in the deformation zone. This phenomenon is called electroplasticity, and its use makes it possible to intensify the process of pressure treatment of electrically conductive materials, including those that are difficult to machine using existing technologies. By now, there is no established point of view on the physical nature of the manifestation of electroplasticity, although this effect itself has already found practical application. The electrical plasticity of metals and their alloys was studied under various loading conditions, including tensile, compression, and bending tests. The article analyzes the theoretical mechanisms of the occurrence of electroplasticity described in scientific publications, the results of studies of the electroplastic properties of various metals or metal alloys, and recommendations for the practical application of the electroplastic effect.

электропластичностьэлектрический токимпульсдеформацияпредел текучестирастяжениесжатиеизгибelectroplasticityelectric currentimpulsedeformationyield pointtensioncompressionbendingReferencesТроицкий О. А., Баранов Ю. В., Авраамов Ю. С., Шляпин А. Д. Физические основы и технологии обработки современных материалов. Теория, технология, структура и свойства. В 2-х т. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004.Troitsky O.A., Baranov Yu.V., Avraamov Yu.S., Shlyapin A. D. Fizicheskie osnovy i tekhnologii obrabotki sovremennyh materialov. Teoriya, tekhnologiya, struktura i svojstva. [Physical foundations and technologies of processing modern materials. Theory, technology, structure and properties]. Moscow-Izhevsk, Institut komp’yuternyh issledovanij Publ., 2004. 590 p.Троицкий О. А. Электромеханический эффект в металлах. Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 2. № 10. С. 18–22.Troickij O.A. Elektromekhanicheskij effekt v metallah [Electromechanical effect in metals]. Pis’ma v ZHETF Publ., 1969, vol. 2, no. 10, pp. 18–22.Спицын В. И., Троицкий О. А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985. 160 с.Spicyn V. I., Troickij O.A. Elektroplasticheskaya deformaciya metallov [Electroplastic deformation of metals]. Moscow, Nauka Publ., 1985. 160 p.Guan L., Tang G., Chu P. K. Recent advances and challenges in electroplastic manufacturing processing of metals // J. Mater. Res., 2010. Vol. 25. No. 7. P. 1215–1224.Guan L., Tang G., Chu P. K. Recent advances and challenges in electroplastic manufacturing processing of metals. J. Mater. Res., 2010, vol. 25, no. 7, pp. 1215–1224.Li X., Wang F., Tang G., Zhu J. Improvement of formability of Mg-3Al-1Zn alloy strip by electroplastic-differential speed rolling. Materials Science & Engineering, 2014. Vol. A 618. P. 500–504.Li X., Wang F., Tang G., Zhu J. Improvement of formability of Mg-3Al-1Zn alloy strip by electroplastic-differential speed rolling. Materials Science & Engineering, 2014, vol. A 618, pp. 500–504.Jones J. J. Mears L., Roth J. T. Electrically-assisted forming of magnesium AZ31: Effect of current magnitude and deformation rate on forge ability // Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2012. Vol. 134(3), P. 034504.Jones J. J. Mears L., Roth J. T. Electrically-assisted forming of magnesium AZ31: Effect of current magnitude and deformation rate on forge ability. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2012, vol. 134(3), pp. 034504.Langer J., Hoffmann M. J., Guillon O. Direct comparison between hot pressing and electric field-assisted sintering of submicron alumina // Acta Materialia, 2009. Vol. 57(18). P. 5454–5465.Langer J., Hoffmann M. J., Guillon O. Direct comparison between hot pressing and electric field-assisted sintering of submicron alumina. Acta Materialia, 2009, vol. 57(18), pp. 5454–5465.Santos T. G., Miranda R., Vilaca P. Friction stir welding assisted by electrical joule effect // Journal of Materials Processing Technology, 2014. Vol. 214(10). P. 2127–2133.Santos T. G., Miranda R., Vilaca P. Friction stir welding assisted by electrical joule effect. Journal of Materials Processing Technology, 2014, vol. 214(10), pp. 2127–2133.Salandro W., Jones J., Bunget C., Mears L., Roth J. Electrically assisted forming: Modeling and control. NY: Springer. 2014. 317 p.Salandro W., Jones J., Bunget C., Mears L., Roth J. Electrically assisted forming: Modeling and control. NY: Springer, 2014. 317 p.Fan R., Magargee J., Hu P., Cao J. Influence of grain size and grain boundaries on the thermal and mechanical behavior of 70/30 brass under electrically-assisted deformation // Materials Science and Engineering A, 2013. Vol. 574. P. 218–225.Fan R., Magargee J., Hu P., Cao J. Influence of grain size and grain boundaries on the thermal and mechanical behavior of 70/30 brass under electrically-assisted deformation. Materials Science and Engineering A, 2013, vol. 574, pp. 218–225.Sprecher A., Mannan S., Conrad H. Overview no. 49: On the mechanisms for the electroplastic effect in metals // Acta Metallurgica, 1986. Vol. 34(7). P. 1145–1162.Sprecher A., Mannan S., Conrad H. Overview no. 49: On the mechanisms for the electroplastic effect in metals. Acta Metallurgica, 1986, vol. 34(7), pp. 1145–1162.Molotskii M., Fleurov V. Magnetic effects in electroplasticity of metals. Physical Review B, 1995. Vol. 52(22). P. 15829– 15834.Molotskii M., Fleurov V. Magnetic effects in electroplasticity of metals. Physical Review B, 1995, vol. 52(22), pp. 15829– 15834.Троицкий О. А. Пластическая деформация металла, вызванная пинч-эффектом // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1977. № 6. С. 118–122.Troickij O.A. Plasticheskaya deformaciya metalla, vyzvannaya pinch-effektom [Plastic deformation of metal caused by the pinch effect]. Izv. AN SSSR. Ser. Fizicheskaya, 1977, no. 6, pp. 118–122.Белявин К. Е., Минько Д. В., Пономарев Т. С. и др. Электропластический эффект при растяжении стальной проволоки. 60-я Междунар. науч. конф. «Актуальные проблемы прочности», 14–18 мая 2018 г. Витебск: УО «ВГТУ», 2018. С. 401–403.Belyavin K. E., Minko D. V., Ponomarev T. S. et al. Elektroplasticheskij effekt pri rastyazhenii stal’noj provoloki [Electroplastic effect of tensile steel wire]. 60th International Scientific Conference «Aktual’nye problemy prochnosti», May 14–18, 2018. Vitebsk, UO «VGTU» Publ., 2018, pp. 401–403.Пономарев Т. С., Белявин К. Е., Минько Д. В. и др. Электропластический эффект при растяжении титановой проволоки // Перспективные материалы и технологии: сб. материалов междунар. симпозиума. Брест, 27–31 мая 2019 г. Витебск: УО «ВГТУ», 2019. С. 507–509.Ponomarev T. S., Belyavin K. E., Minko D. V. et al. Elektroplasticheskij effekt pri rastyazhenii titanovoj provoloki [Electroplastic effect of tensile titanium wire]. Perspektivnye materialy i tekhnologii: collection of materials of the international symposium. Brest, May 27–31, 2019. Vitebsk, UO «VGTU» Publ., 2019, pp. 507–509.Dzialo C., Siopis M., Kinsey B., Weinmann K. Effect of Current Density and Zinc Content during Electrical-Assisted Forming of Copper Alloys, CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2010. V. 59. No. 1. P. 299–302.Dzialo C., Siopis M., Kinsey B., Weinmann K. Effect of Current Density and Zinc Content during Electrical-Assisted Forming of Copper Alloys, CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2010, vol.59, no.1, pp. 299–302.Siopis M. S., Kinsey B. L. Experimental Investigation of Grain and Specimen Size Effects during Electrical-Assisted Forming. Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2010. Vol. 132. No. 2.Siopis M. S., Kinsey B. L. Experimental Investigation of Grain and Specimen Size Effects during Electrical-Assisted Forming. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2010, vol. 132, no. 2, paper No. 021004.Kim M.-S., Vinh N. T., Yu H.-H., et al. Effect of Electric Current Density on the Mechanical Property of Advanced High Strength Steels under Quasi-Static Tensile Loads. Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2014. Vol. 15. No. 6. P. 1207–1213.Kim M.-S., Vinh N. T., Yu H.-H., et al. Effect of Electric Current Density on the Mechanical Property of Advanced High Strength Steels under Quasi-Static Tensile Loads. Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2014, vol. 15, no. 6, pp. 1207–1213.Вовченко А. И., Демиденко Л. Ю., Половинка В. Д. Влияние параметров импульсов тока на развитие физического контакта при сварке металлов давлением // Электронная обработка материалов. 2013. № 49(4). С. 30–34.Vovchenko A. I., Demidenko L.YU., Polovinka V. D. Vliyanie parametrov impul’sov toka na razvitie fizicheskogo kontakta pri svarke metallov davleniem [Influence of current pulse parameters on the development of physical contact during pressure welding of metals]. Elektronnaya obrabotka materialov, 2013, no. 49(4), pp. 30–34.Троицкий О. А. Электропластический эффект в металлах // Черная металлургия. Бюл. науч.-техн. и эконом. информации. 2018. № 9. С. 65–76.Troickij O.A. Elektroplasticheskij effekt v metallah [Electroplastic effect in metals]. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoj i ekonomicheskoj informacii, 2018, no. 9, pp. 65–76.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.