graduate student
магистрант
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, leading researcher
доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor
доктор физико-математических наук, профессор
PhD (Physics and Mathematics), Associate Professor
кандидат физико-математических наук, доцент
The electro-plastic effect is a decrease in the resistance of metal crystals to deformation under the influence of a high-density pulsed electric current. Applying this effect allows deformation processing of relatively brittle metals without a sharp increase in temperature while reducing the probability of temperature negatively affecting the material. The paper discusses the influence of the electro-plastic effect on the change in the deforming force and the dislocations dynamics for a two-dimensional single crystal model based on the molecular dynamics method using the Morse potential. The authors propose a model implementing the electro-plastic effect by increasing the total kinetic energy of the system not uniformly over the entire crystal volume but depending on the potential energy of atoms. It is accepted that as a result of the electric current pulse traveling, the atom’s kinetic energy increases proportionally to the third degree of their potential energy. Atoms near defects have higher potential energy; therefore, the temperature will grow to a greater extent in the areas of defects, increasing their mobility. The authors simulated the motion of dislocations under the influence of shear stresses and temperature, considering the electric current pulse effect on the system. The paper describes the dependence of yield strength on temperature without taking into account the electro-plastic effect and then with it. The authors plotted the graphs of the dependence of the system’s kinetic energy on the frequency and the power of current pulses. The study shows that the electro-plastic effect sharply reduces the yield strength of a crystal, increasing the temperature in the system. It is caused by the fact that, besides general heating, the system is subjected to local heating of atoms near defects, which facilitates their motion.
Электропластический эффект – это снижение сопротивления металлических кристаллов деформированию под влиянием импульсного электрического тока высокой плотности. Применение данного эффекта позволяет проводить деформационную обработку относительно хрупких металлов без резкого повышения температуры, что уменьшает вероятность негативного влияния температуры на материал. В статье рассматривается влияние электропластического эффекта на изменение деформирующего усилия и динамику дислокаций для двумерной модели монокристалла, взаимодействие атомов в которой основано на методе молекулярной динамики при использовании потенциала Морзе. Предложена модель, реализующая электропластический эффект посредством увеличения общей кинетической энергии системы не равномерно по всему объему кристалла, а в зависимости от потенциальной энергии атомов. Считается, что в результате прохождения импульса электрического тока возрастает кинетическая энергия атомов пропорционально кубу их потенциальной энергии. Более высокую потенциальную энергию имеют атомы вблизи дефектов, поэтому температура будет повышаться в области дефектов сильнее, увеличивая их подвижность. Проведено моделирование движения дислокаций под воздействием сдвигающих напряжений и температуры с учетом влияния импульсов электрического тока на систему. Описаны зависимости предела текучести от температуры без учета электропластического эффекта, а затем – с его учетом. Построены графики зависимости кинетической энергии системы от частоты и мощности импульсов тока. Показано, что электропластический эффект резко снижает предел текучести кристалла, тем самым увеличивая температуру в системе. Это связано с тем, что, помимо общего разогрева, система подвергается локальному нагреву атомов вблизи дефектов, что облегчает движение последних.