ЭЛЕКТРОННО-ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МАГНИЯ

В данной статье рассмотрена электропластическая деформация образцов магния в условиях действия импульсов тока. Проведен сравнительный анализ микроструктуры образцов магния, а также исследования микротвердости.

Целью исследования является изучение влияния одиночных импульсов токов плотностью j=10⁵ А/cм² и длительностью t=10^-4 с на деформацию кристаллической решётки металла растяжением и сжатием.

Магний имеет широкое применение в современной технике благодаря низкой плотности, что позволяет существенно снизить вес изделий и конструкций в условиях эксплуатации при экстремальных нагрузках и применяется в авиационной и автомобильной промышленности, а также ракетостроении.

В настоящее время многие исследователи сосредоточены на изучении механизмов, связанных с взаимодействием электронов и дислокаций, которые влияют на свойства кристаллов. Пластичность большинства материалов обусловлена изменением структуры дислокаций под внешними энергетическими воздействиями. Так, воздействие импульсов тока плотностью 10^–5 А/см² и длительностью 10^-4 с на кристаллы магния вызывает их скачкообразное удлинение без существенного нагрева или тепловой деформации. Этот эффект объясняется влиянием потока свободных электронов, которые ускоряют пластическое течение металла [1-3].

В работе представлены расчёты пондеромоторных коэффициентов внутренних магнитного и электрического полей образца. Эти исследования проводились при возбуждении электрической системы металла в условиях электропластичности, что позволило после 35 циклов обработки получить итоговые геометрические размеры: толщина составляет 1 мм, а ширина – 4 мм.

Условия электропластичности способствуют возникновению целого ряда дополнительных силовых эффектов, связанных с действием импульсного тока. Эти эффекты оказывают существенное влияние на пластические деформации металла, особенно когда механическое напряжение превышает пределы текучести. В частности, одним из таких явлений является пинч-эффект. Он возникает под влиянием внутреннего магнитного поля и электрической поляризации металла, что приводит к формированию повторного электромагнитного поля Холла, способного препятствовать дальнейшему распространению электронной плазмы.

Действие пинч-эффекта выражается в том, что он повышает пластичность материала и снижает сопротивление деформации. Механизм его работы заключается в образовании вокруг проводника, по которому идёт ток, кольцевых линий собственного магнитного поля. Это приводит к появлению дополнительного поля Холла, которое влияет на движущиеся электроны, смещая их в направлении центра проводника.

Одновременно с этим возникает ультразвуковая вибрация ионной решётки металла, частота которой соответствует повторяемости импульсного воздействия, что согласует динамику структурных изменений в материале.

Рисунок 1. Изменение магнитного поля в образце магния при 600 Гц

Из графика (рисунок 1) видно, что в образце деформационного магния с конечными параметрами магнитное поле изменяется в зависимости от положения. При движении от центра к поверхности интенсивность магнитного поля постепенно возрастает и достигает 400 Э, тогда как в поперечном сечении, на расстоянии 1 мм от центра, наблюдается максимум в 100 Э.

Список литературы:

1. Savenko, V. Electroplastic effect under the simultaneous superposition of electric and magnetic fields / V. Savenko // Journal of applied physics. - 1999.- N№ 5.- P. 1-4.
2. Электропластический эффект при одновременном наложении электрического и магнитного поля в монокристаллах висмута / В.С. Савенко [и др.] // Вестник БГУ. - 1995. - Cep. 1. - № 2. - С. 27-30.
3. Савенко, В.С. К вопросу о механизмах электро-пластической деформации металлов / В.С. Савенко, А.И. Пинчук // Известия АНБ. Сер. физ.-техн. наук. - 1993. - № 2. – С. 27-31.