Электропластическая деформация металлов
Спицын В.И., Троцкий О.А.
Наука, 1985 г.
Многочисленные виды обработки металлов давлением — ковка, штамповка, прокатка, волочение и т.д. - основаны на использовании весьма характерного для металлов свойства пластичности, т.е. способности необратимо деформироваться под действием приложенных напряжений. Поэтому разработка новых методов повышения пластичности, например, путем воздействия на ядерную или электронную систему металла имеет большое научное и практическое значение.
Взаимодействие деформируемого металла с электрическим током и с ускоренными электронами еще мало изучено. В последнее десятилетие установлено наличие резкого снижения сопротивления металла деформированию и повышение его пластичности под влиянием электрического тока большой плотности (порядка 105 А/см2) или под влиянием интенсивного электронного облучения. Явление это было условно названо электропластическим эффектом. Некоторые исследователи (включая авторов монографии) называют его электронно-пластическим эффектом, подчеркивая этим независимость обнаруженного явления от способа энергетического воздействия на деформируемый металл - электронного или электрического.
Импульсы тока или облучения имеют длительность 10-5 — 10-4 с, что на несколько порядков меньше длительности стимулированных ими скачков деформации в кристаллах. Поэтому указанное воздействие является, по существу, толчками в электронной и фононной подсистемах кристаллов, вызывающими преодоление отдельными дислокациями и группами препятствий, размножение и взаимодействие дислокаций, т.е. интенсифицирует пластическую деформацию металла.
Стимулирование пластической деформации металлических кристаллов короткими импульсами открывает новые возможности в области исследования скачкообразной деформации и упрочнения кристаллов. Подобный метод воздействия повышает однородность деформации кристаллов, позволяет управлять процессами зарождения и развития дислокационной структуры, расширяет область пластической деформации перед хрупким разрушением.
Использование тока высокой плотности в зоне деформации технически важных материалов позволяет интенсифицировать процесс обработки их давлением, что особенно важно для тугоплавких и труднодеформируемых металлов и сплавов. Сокращается число технологических переходов, расход дорогостоящего обрабатывающего инструмента и улучшаются физико-механические свойства материала после обработки. На основе электропластического волочения и прокатки могут быть созданы новые высокопроизводительные способы и технологические процессы обработки давлением ряда технически важных материалов.
Написание данной монографии было вызвано необходимостью обобщить результаты многолетних исследований авторами электропластической деформации металлов.
В научно-технической литературе нет ни одной монографии, целиком посвященной электропластической деформации металлов, хотя указанные работы ведутся с 1968 г. различными учеными. Авторы настоящей монографии сделали упор на исследовании прямого физического действия тока на деформацию металла, что является новой научной проблемой, имеющей техническое значение.
Первая глава посвящена обзору работ по проблеме, вторая — описанию экспериментальных устройств и технологического оборудования, третья и четвертая — результатам лабораторных исследований эффекта действия тока соответственно при растяжении образцов с постоянной скоростью и испытаниях ползучестью под постоянным приложенным напряжением; в пятой главе изложен материал, относящийся к электропластической деформации технически важных материалов — стали, меди и вольфрама.