Архив номеров

Рассматривается изменение механических свойств предварительно деформированных образцов из металлических материалов, содержащих дефекты в виде микротрешин и микропор при воздействии на них импульсного высокоэнергетического электрического тока определенной интенсивности и продолжительности. В экспериментальных работах [1-5] показано, что в предварительно растянутом образце с дефектами в виде микротрешин, расположенных нормально к оси растяжения образца при обработке высокоэнергетическим электромагнитным полем увеличивается предельная пластическая деформация, что упрошает обработку труднодеформируемых сплавов в различных технологических процессах. Рассмотрен медленный квазистационарный процесс электротермической обработки образца, который позволяет получить материал с нужными механическими свойствами, включая образцы с высокой предельной пластической деформацией.

Предложена термоэлектропластическая модель материала, учитывающая изменение структуры дефектов под воздействием электромагнитного поля, разработан метод решения этой задачи прямым численным моделированием с использованием репрезентативных конечных элементов, содержащих дефекты нужного вида.

Показано, что в образце под действием электрического тока вблизи микротрещин возникает неоднородное температурное поле с локализацией температуры, которое приводит к "схлопыванию" дефектов и как следствие к упрочнению материала. С другой стороны, из-за локализации температуры у концов микротрещины происходит выплавление материала и образование пор. Увеличение пористости приводит к снижению условного предела текучести и увеличению предельной пластичности материала. Получающиеся при такой перестройке структуры дефектов механические свойства существенно изменяются в зависимости от параметров электрического импульсного тока и ими можно управлять.

Обнаруженный механизм реорганизации структуры дефектов под действием термоэлектрического поля позволяет объяснить экспериментально наблюдаемые изменения термоэлектромеханических свойств материала и использовать полученные результаты моделирования при разработке технологических способов обработки материалов.