АНАЛИЗ МИКРОТВЕРДОСТИ МАГНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Микротвердость является важным параметром, характеризующим механические свойства материалов. В данной работе проводится анализ микротвердости магния, подвергнутого воздействию электрического тока, и сравниваются результаты измерений образцов без тока и с током. Цель исследования — выявить влияние электрического тока на микроструктуру и механические свойства магния.

Для измерения микротвердости использовался цифровой микротвердомер MicroMet 5114 с программным обеспечением AltamStudio 3.4. Измерения проводились методом восстановленного отпечатка с использованием (четырехгранной пирамиды Виккерса)

Рисунок 1. Измерение микротвёрдости с использованием четырёхгранной пирамиды Виккерса

Глубина отпечатка рассчитывалась по формуле:

;

где  — глубина отпечатка;

 — половина ширины отпечатка;

 — половина угла при вершине пирамиды Виккерса 68°).

Влияние электрического тока на микротвердость

Измерения показали, что микротвердость образцов магния, подвергнутых воздействию электрического тока, увеличилась по сравнению с образцами без тока. Происходит измельчение зерен магния под действием тока, что приводит к увеличению плотности дефектов кристаллической решетки и, как следствие, повышению микротвердости.

Рисунок 2. Глубина отпечатка образца магния без тока (а) и с током (б)

Графики зависимости глубины отпечатка от нагрузки и времени нагружения показали, что микротвердость образцов с током уменьшается при увеличении нагрузки, что объясняется увеличением пластичности материала под действием электрического тока, приводящее к снижению сопротивления деформации. Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. При неизменной нагрузке, приложенной к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. При возрастании температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах. Обратимую неупругую деформацию можно найти из общей деформации по формуле:

                                                                                   (1)

Где δ – эффективная деформация (  );

 - глубина отпечатка, мкм;

 - величина проекции отпечатка;

ε - величина общей деформации, которая определяется по формуле [39]:

                                                                                                (2)

Где k – коэффициент, зависящий от типа индентора (для пирамиды ).

Анализ показал, что упругая деформация отсутствует, в то время как неупругая деформация изменяется в зависимости от нагрузки и времени. Это свидетельствует о том, что под действием электрического тока происходит разрушение кристаллической решетки с образованием поверхностного наклепа.

Исследование показало, что воздействие электрического тока на магний приводит к измельчению зерен и увеличению микротвердости. Это открывает возможности для использования электропластической деформации в технологиях обработки металлов давлением, позволяя сочетать высокую прочность с достаточной пластичностью материала.

Список литературы:

1. Савенко, В.С. Механическое двойникование и электропластичность металлов в условиях внешних энергетических воздействий: монография / В.С. Савенко. - Изд. 2-е, доп. и перераб. - Минск: БГАФК, 2003 - 203 с.
2. Савенко, В.С. К вопросу о двоиниковании монокристаллов висмута, облученных ионами циркония / В.С. Савенко, О.М. Остриков, В.В. Углов // Металлы. - 1999. - Nº 4. - С. 115-118.
3. Savenko, V.S. Electroplastic effect under the simultaneous superposition and magnetic fields / V.S. Savenko // Journal of applied physics. -1999. -Ne5.-P.1-4.