Анализ перспектив применения электропластического эффекта в процессах обработки металлов давлением

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.

1. Троицкий 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.

2. Троицкий О. А. Электромеханический эффект в металлах. Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 2. № 10. С. 18–22.

3. Спицын В. И., Троицкий О. А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985. 160 с.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Salandro W., Jones J., Bunget C., Mears L., Roth J. Electrically assisted forming: Modeling and control. NY: Springer. 2014. 317 p.

10. 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.

11. 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.

12. Molotskii M., Fleurov V. Magnetic effects in electroplasticity of metals. Physical Review B, 1995. Vol. 52(22). P. 15829– 15834.

13. Троицкий О. А. Пластическая деформация металла, вызванная пинч-эффектом // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1977. № 6. С. 118–122.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Троицкий О. А. Электропластический эффект в металлах // Черная металлургия. Бюл. науч.-техн. и эконом. информации. 2018. № 9. С. 65–76.