Role of the Pulse Current Duty Cycle during Titanium Tension

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of a pulsed current on titanium tensile deformation obtained by postdeformation annealing after cold rolling of the coarse-grained and ultrafine-grained states has been considered. The effect of the duty cycle of the pulse current over a wide range on the shape of the stress–strain curves and mechanical properties has been studied. It is shown that an increase in the duty cycle results in an enhancement in the thermal effect of the current and a decrease in the flow stresses, strength, and plasticity, as well as in intense necking. A decrease in the duty cycle leads to the absence of heating and the occurrence of the electroplastic effect and an increase in the strength and plasticity, which depends on the structural state of coarse-grained titanium and the method of titanium production. The possible physical mechanisms of hardening associated with twinning, strain aging, and low-cycle fatigue have been considered.

About the authors

V. V. Stolyarov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vlstol@mail.ru
101900, Moscow, Russia

References

  1. Троицкий O.A., Баранов Ю.В., Авраамов Ю.С., Шляпин А.Д. Физические основы и технологии обработки современных материалов (теория, технология, структура и свойства). В 2-х томах. Т. 1. Москва–Ижевск: Институт компьютерных технологий, 2004. 590 с.
  2. Conrad H. Effects of electric current on solid state phase transformations in metals // Mater. Sci. Eng. A. 2000. 287 (2). P. 227.
  3. Troitskii O.A. Electromechanical effect in metals // JETP Letters. 1969. № 1. P. 18.
  4. Varma S.K., Cornwell L.R. The Electroplastic Effect in Aluminum // Scr. Metall. 1979. V. 13. P. 733.
  5. Roh J.H., Seo J.J., Hong S.T., Kim M.J., Han H.N., Roth J.T. The mechanical behavior of 5052-H32 aluminum alloys under a pulsed electric current // Inter. J. of Plasticity 58. 2014. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2014.02.002
  6. Xu X., Zhao Y., Ma B., Zhang M. Rapid precipitation of T-phase in the 2024 aluminum alloy via cyclic electropulsing treatment // J. of Alloys and Compounds. 2014. V. 610. P. 506. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.05.063
  7. Wu W., Wang Y., Wang J., Wei S. Effect of electrical pulse on the precipitates and material strength of 2024 aluminum alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 608. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.04.071
  8. Li X., Tang G., Kuang J., Li X., Zhu J. Effect of current frequency on the mechanical properties, microstructure and texture evolution in AZ31 magnesium alloy strips during electroplastic rolling // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 612. P. 406. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.06.075
  9. Sánchez Egea A.J., González Rojas H.A., Celentano D.J., Travieso-Rodríguez J.A., Llumà i Fuentes J. Electroplasticity-assisted bottom bending process // J. Mater. Process. Technol. 2014. V. 214. P. 2261. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.04.031
  10. Guo D., Deng W., Song P., Lv X., Shi Y., Qu Z., Zhang G. Effect of Strain Rate on Microstructure and Mechanical Properties of Electroplastic Rolled ZrTi Alloym // Adv. Eng. Mater. 2022. V. 24 (7). https://doi.org/10.1002/adem.202101366
  11. Sheng Y., Hua Y., Wang X., Zhao X., Chen L., Zhou H., Wang J., Berndt C.C. Li W. Application of High-Density Electropulsing to Improve the Performance of Metallic Materials:Mechanisms, Microstructure and Properties // Materials. 2018. V. 11. P. 185. https://doi.org/10.3390/ma11020185
  12. Kim M.J., Lee M.G., Hariharan K., Hong S.T., Choi I.S., Kim D., Oh K.H., Han H.N. Electric current-assisted deformation behavior of Al-Mg-Si alloy under uniaxial tension // Int. J. Plast. 2017. V. 94. P. 148. https://doi.org/. 09.010.https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2016
  13. Indhiarto I., Shimizu T., Furushima T., Yang M. Effect of DC pulsed-current on deformation behavior of magnesium alloy thin sheets // Procedia Manufact. 2018. V. 15. P. 1663. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.270
  14. Stolyarov V., Korolkov O., Pesin A., Raab G. Deformation Behavior under Tension with Pulse Current of Ultrafine-Grain and Coarse-Grain CP Titanium // Materials. 2023. V. 16. P. 191. https://doi.org/10.3390/ma16010191
  15. Rudolf C., Goswami R., Kang W., Thomas J. Effects of electric current on the plastic deformation behavior of pure copper, iron, and titanium // Acta Mater. 2021. V. 209 (1). P. 116776. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116776
  16. Stolyarov V.V., Zhu Y.T., Alexandrov I.V., Lowe T.C., Valiev R.Z. Influence of ECAP routes on the microstructure and properties of pure Ti // Mater. Sci. Eng. A. 2001. V. 299. P. 59.
  17. Rudolf C., Goswami R., Kang W., Thomas J. Effects of electric current on the plastic deformation behavior of pure copper, iron, and titanium // Acta Mater. 2021. V. 209. P. 116776. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116776
  18. Демлер О., Герштейн Г., Далингер А., Нюрнбергер Ф., Епишин А., Молодов Д.А. Влияние импульсов электрического тока на деформационное поведение монокристаллов никелевого жаропрочного сплава cmsx-4 и подвижность малоугловой границы зерен в бикристаллах алюминия // Изв. РАН. Серия физическая. 2018. Т. 82. № 9. С. 1189. https://doi.org/10.1134/S0367676518090065
  19. Савенко В.С., Троицкий О.А., Гуненко А.В. Физические аспекты электропластической деформации металлов // Вестник Брестского университета, Серия 4, Физика. Математика. 2018. № 1. Р. 40.
  20. Zhao S., Zhang R., Chong Y. et al. Defect reconfiguration in a Ti–Al alloy via electroplasticity // Nat. Mater. 2021. V. 20. P. 468. https://doi.org/10.1038/s41563-020-00817-z
  21. Pakhomov M.A., Stolyarov V.V. Specific features of electroplastic effect in mono- and polycrystalline aluminum // Metal Sci. Heat Treat. 2021. V. 63. P. 236. https://doi.org/10.1007/s11041-021-00677-7
  22. Lee H.P., Esling C., Bunge H.J. Development of the Rolling Texture in Titanium // Textures and Microstructures. 1988. V. 7. P. 317.
  23. Zherebtsov S.V., Dyakonov G.S., Salem A.A., Malysheva S.P., Salishchev G.A., Semiatin S.L. Evolution of grain and subgrain structure during cold rolling of commercial-purity titanium // Mater. Sci. Eng. A. 2011. V. 528 (9). P. 3474. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.01.039
  24. Stolyarov V.V., Zeipper L., Mingler B., Zehetbauer M. Influence of post-deformation on CP-Ti processed by equal channel angular pressing // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 476. P. 98. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.04.069
  25. Lee T., Magargee J., Kwan Ng.M., Cao J. Constitutive analysis of electrically-assisted tensile deformation of CP-Ti based on non-uniform thermal expansion, plastic softening and dynamic strain aging // Int. J. Plast. 2017. V. 94. P. 44. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2017.02.012

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (122KB)
Indexing metadata
3.

Download (153KB)
Indexing metadata
4.

Download (143KB)
Indexing metadata
5.

Download (1MB)
Indexing metadata
6.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.В. Столяров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».