Electrostimulated plasticity of titanium under tension

封面

如何引用文章

全文:

详细

The paper confirms the possibility of electrical stimulation of plasticity, previously discovered in ultrafine-grained titanium. The regimes of pulsed current during tension have been experimentally determined, which make it possible to significantly increase the elongation to failure in commercially pure coarse-grained titanium Grade 4. It is shown that the introduction of single current pulses with an amplitude density of 300-400 A/mm2 with a variable duration from 100 to 1000 μs and a duty cycle from 1000 to 10000 during tension helps to reduce the ultimate tensile strength from 845 to 750 MPa and simultaneously increase the elongation from 10 to 21%. Structural studies using optical microscopy have shown that tension accompanied current does not affect the average grain size, but leads to reducing large particles and a partial dissolution of small inclusions. The results of structural studies, temperature measurements and features of deformation behavior when the current is turned off confirm the predominantly athermal nature of the increase in plasticity.

作者简介

Oleg Korolkov

Mechanical Engineering Research Institute of RAS

Email: korolkov_oleg@vk.com
Researcher

Anna Misochenko

Mechanical Engineering Research Institute of RAS

PhD, Senior Researcher

Vladimir Stolyarov

Mechanical Engineering Research Institute of RAS

Dr. Sc., Chief Researcher

参考

  1. Илларионов, А.Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов / А.Г. Илларионов, А.А. Попов. - Екатеринбург: Изд-во Урал. фед. ун-та, 2014. - 137 с.
  2. Stolyarov, V. A pulsed current application to the deformation processing of materials / V. Stolyarov, A. Misochenko // Materials. - 2023. - V. 16. - I. 18. - Art. № 6270. - 20 p. doi: 10.3390/ma16186270.
  3. Wang, R. Design high-performance AZ31 ultrathin strip through multi-pass electroplastic rolling without off-line annealing / R. Wang, Z. Xu, Y. Jiang et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2022. - V. 862. - Art. № 144510. - 8 p. doi: 10.1016/j.msea.2022.144510.
  4. Ghiotti, A. Electroplastic effect on AA1050 aluminium alloy formability / A. Ghiotti, S. Bruschi, E. Simonetto et al. // CIRP Annals. - 2018. - V. 67. - I. 1. - P. 289-292. doi: 10.1016/j.cirp.2018.04.054.
  5. Корольков, О.Е. Исследование и применение электрического тока для медицинских имплантатов / О.Е. Корольков, В. В. Столяров // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2021. - № 6. - С. 96-104. doi: 10.31857/S0235711921060122.
  6. 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.
  7. Stolyarov, V.V. Atypical hardening caused by current and plastic deformation / V.V. Stolyarov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2024. - V. 53. - I. 3. - P. 212-217. doi: 10.1134/S1052618824700080.
  8. 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/ href='www.scientific.net/kem.611-612.92' target='_blank'>www.scientific.net/kem.611-612.92.
  9. 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.
  10. Herbst, S. Electroplasticity Mechanisms in hcp Materials / S. Herbst, E. Karsten, G. Gerstein et al. // Advanced Engineering Materials. - 2023. - V. 25. - Art. № 2201912. - 12 p. doi: 10.1002/adem.202201912.
  11. Tang, Y. Microstructural modification and mechanical improvement of ultrafine-grained Ti alloy through electron wind force: An innovative approach / Y. Tang, Y. Ju, S. Gu et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2024. - V. 891. - Art. № 145845. - 10 p. doi: 10.1016/j.msea.2023.145845
  12. 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.
  13. Jiang, B. Numerical simulation and experiment of electrically-assisted incremental forming of thin TC4 titanium alloy sheet / B. Jiang, W. Yang, Z. Zhang et al. // Materials. - 2020. - V. 13. - I. 6. - Art. № 1335. - 8 p. doi: 10.3390/ma13061335.
  14. 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.
  15. Резяпова, Л.Р. Исследование выделений вторых фаз в наноструктурном технически чистом титане / Л.Р. Резяпова, Р.Р. Валиев, В.Д. Ситдиков, Р.З. Валиев // Письма о материалах. - 2021. - Т. 11. - № 3. - С. 345-350. doi: 10.22226/2410-3535-2021-3-345-350.
  16. Столбоушкина, О.А. Особенности формирования дислокационной субструктуры при ползучести алюминия в условиях приложенного потенциала / О.А. Столбоушкина, С.В. Коновалов, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов // Перспективные материалы. - 2011. - №1. - C. 47-52.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».