Диссертация (1143855), страница 8
Текст из файла (страница 8)
На диаграмме так же имеются места остановки растяжения, безпрекращения пропускания тока. Описанные скачки деформирования получилиназвание электропластический эффект.Автор отмечает ряд особенностей указывающих на дислокационнуюприроду обнаруженных пиков:-постепенное исчезновение пиков при остановке растяжения, но спродолжениемподачиимпульсноготока,подчиняющеесяпримерноэкспоненциальному закону, при этом после некоторой релаксации видны лишьнебольшие ненулевые скачки, и мгновенное их возобновление при продолжениирастяжения;- аномально большая величина пиков в районе предела текучести;- отдельные опыты выявившие не влияние импульсного тока на упругуючасть.49Рисунок 1.14 Диаграмма растяжения монокристалов цинка при пропусканииимпульсного тока [63].В этой же работе [63] отмечено наличие аналогичных деформационныхскачков для поликристаллических образцов цинка, кадмия, свинца и индия врезультате пропускания импульсов тока при температуре 78ºК.Spretcher, Manna и Conrad в работе 1986 года [64] с помощью обработкиэкспериментальных данных производят попытку выделить наиболее возможныемеханизмы реализации ЭПЭ.Дляисключенияизрассмотрениястороннихэффектов(тепловоерасширение за счет джоулева нагрева, скин, пинч и магнитострикционныйэффекты) авторы рассматривают разность напряжений: Δσp = Δσf – ΔσE, (где Δσf скачок напряжения при напряжении выше предела упругости, ΔσE - скачокнапряжения при напряжении ниже предела упругости) которая являетсярезультатом влияния термоактивационного пластического течения за счетджоулева нагрева и прямого электронно-дислокационного воздействия.
Данноесоотношение, разделив на модуль жёсткости испытательной машины EM, можновыразить в терминах относительных деформаций: Δεp = Δεf – ΔεE = (Δσf – ΔσE)/EM.Влияния плотности тока J на величину Δεp при относительной деформацииобразца 0.8 % показано на Рисунке 1.15a, а на Рисунке 1.15б показано влияниеуровня пластической деформации на Δεp.
Так Δεp при плотности тока50а)б)Рисунок 1.15 а) Скачок пластические деформации Δεp от плотности тока дляразных металлов; б) влияния величины относительной деформации εp на Δεp [64].J = 5000 А/мм2 изменяется от минимального 0.1·10-4 для W до максимальногозначения 6·10-4 для титана, значения для остальных металлов находится вдиапазоне 0.5·10-4 - 1.0·10-4.Измеренные значения ΔεE не зависят от величины пластической деформации.Значения же Δεp для металлов с объемно-центрированной кубической решёткой(Fe, Nb, W) так же не зависят от величины пластической деформации, а дляметаллов с гранецентрированной кубической решёткой уменьшается (Al, Cu) приувеличении деформации.
Для гранецентрированного Ni зависимость Δεp отдеформации сначала нарастает, а затем убывает, авторы предполагают, что такоеповедение возможно является следствием динамического деформационногостарения.В настоящее время применяются попытки практического примененияэлектропластического эффект при технологической обработке металлов, в том51числе при прокатке проволоки, прессовании, сверлении, компактированииметаллической стружкки и др. [65, 66, 67].1.5.1.1. Модели передачи сил «электронного ветра» на дислокации и влиянияимпульсного тока на параметры термоактивационного движениядислокацийSpretcher, Manna и Conrad в работе 1986 года [64] рассматривают двавозможных механизма реализации ЭПЭ - воздействие силы “электронного ветра”на дислокации и термоактивацию движения дислокаций.Сначала рассматриваются теоретические предположения о том, что потокэлектронов проводимости создаёт усилия на дислокации (воздействие силы“электронного ветра”) по работам трёх авторов - Кравченко [68], Климова [69],Рошупкина [70], в соответствии с которыми силы от потока электроновпропорциональны разности между скоростью электронов проводимости искоростью дислокаций иотмечают, чтосилаэлектронного ветра few/lпропорциональна плотности тока J:(1.54),где τew – механическое напряжение действующее на дислокацию от электронноговетра, b – вектор Бюргерса, Kew – коэффициент силы электронного ветра.Так по Кравченко [68]:,52(1.55)по Климову [69]:1(1.56),по Рошупкину [70]:При этом:(1.57),(1.58),(1.59),где Bew– electronpush (drag) коэффициент, – скорость электронов, e–заряд электрона, n–плотность электронов; Ef, vf–энергия и скорость Ферми; m* эффективная масса электронов; vd–скорость дислокаций; h–постоянная Планка.По этим трём подходам коэффициенты Bew и Kew отличаются.
Так поКравченко для металлов Bew ~ 10- 6 дин·с/см2, по Климову - Bew ~ 10- 6-104дин·с/см2, по Рощупкину - Bew ~ 10- 5-10-3 дин·с/см2. Эти значения Bew по тремподходам лежат в диапазоне экспериментально измеренных, однако по теорииКлимова наблюдается лучшее совпадение и поэтому она наиболее общепринята.Затем в статье [64] отмечаются работы Okazi и соавторов [71, 72], в которыхпроведеныэкспериментыститаноминаоснованиикомпьютерногомоделирования показано, что при пластическом течении скачок механическогонапряженияприпредположениемпропусканиисуществованияимпульсноготокаможетбытьэлектронно-дислакационногообъяснённапряжениявзаимодействия, которое добавляется к приложенной тепловой компонентенапряжения течения в обеспечении термоактивационного пластического течения.В более поздней статье [73] тех же авторов приводятся уравнениятермоактивационного движения дислокаций с учетом токового воздействия дляприведённой скорости сдвига :exp ,53(1.60)䁠ਲ਼,䁠ਲ਼(1.61),,(1.62)ܿ,,где䁠ਲ਼(1.63)ܿ,,(1.64)- предэкспоненциальный фактор, включающий энтропию активации,энтальпия активации,- активационная область,-- эффективное приведённоенапряжение сдвига.
Индекс j означает значения параметров при протекании тока,отсутствие индекса j означает значение параметров до протекания тока.Предэкспоненциальный факторгдеR,определяется выражением:expR,o(1.65),- плотность движущихся дислокаций, b - вектор Бюргерса,дистанции на которую переместился дислакационный сегменттепловом колебании,при успешном- частота вибрации дислакационного сегмента иэнтропия активации.Изменение энтальпии активации (где ਲ਼ - давление,- средняя) определяется следующим образом:(1.66)ਲ਼- изменение объема,ориентационный фактор Тейлора иo -ии, где(~ 3) -- скорость деформации и напряжениесоответственно.54Значения параметров выражения (1.61), полученных из экспериментальныхданных приведены в таблице 1.1. Видно, что для металлов с гранецентрированнойкубической решёткой наибольшее влияния протекание тока оказывает на,влияние на другие параметры существенно меньше.
Таким образом воздействиеэлектрического тока оказывает влияния на один или более компонентовкак плотность подвижных дислокацийобщего числа дислокаций металлаR,. Таксоставляет примерно одну десятуюR,, то влияниеR,не может быть больше,чем в 10 раз, следовательно существенное влияние плотность электрического токаоказывает на один или более из трех компонентов - ,или o .Таблица 1.1. Сравнение амплитуд параметров термоактивационного движениядислокаций при протекании тока [64].1.5.1.2.
Модель влияния магнитного поля на преодоление дислокациямипрепятствийВ работе [74] Молотский, Флеров полагают, что механизм "электронноговетра" очень слабый и составляет малую часть ЭПЭ и предполагают, что ЭПЭявляетсярезультатомэлектрическимтоком,воздействиянамагнитногоспин-зависимоеполя,индуцированногопреодолениедислокацийпарамагнитных препятствий. В свою очередь такой механизм, описывающий55влияния магнитного поля на пластические свойства металлов принято называтьмагнито-пластическим эффектом.Так согласно модели, рассматриваемой в работе [74] предполагается, чтомагнитное поле изменяет спиновое состояние радикальных пар, сформированныхядрами дислокаций и парамагнитными препятствиями таким образом, чтопреодоление препятствия становится более вероятным.Движущиеся дислокации могут быть закреплены сильными препятствиями.Следовательно дислокационный путь достигает насыщения, когда его длинаблизка к среднему расстоянию между сильными препятствиями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
