Невский С.А.   Сарычев В.Д.   Громов В.Е.   Коновалов С.В.  

Ползучесть меди при воздействии электростатических полей

Докладчик: Невский С.А.

К настоящему времени однозначно установлено, что внешние электриче-ские воздействия на металлические материалы приводит к изменению их деформационных характеристик [1 ‒ 3]. Так в работе [1] установлено, что электростатические поля оказывают упрочняющее действие на процессы пластической деформации, проявляющееся в увеличении предела текучести. В [2,3] получены результаты, свидетельствующие о том, что приложение электростатических полей приводит к изменению скорости ползучести. Однако, все известные научной общественности работы выполнены с использованием слабых электрических потенциалов (до 100 В). В данной связи работа, целью которой является установление влияния больших электрических потенциалов на скорость ползучести поликристаллической технически чистой меди, является актуальной и своевременной. В настоящей работе исследовано влияние электростатических полей характеризуемых потенциалами ± 4 кВ.
В качестве модельного материала была выбрана поликристаллическая медь, образцы которой имели цилиндрическую форму  диаметром 1,2 мм и длиной рабочей части 100 мм. Они подвергались предварительной термической обработке (отжиг при температуре 700 0С в течение 2 часов и последующее охлаждение в воде).
Испытание на ползучесть проводились при постоянной нагрузке 218 Н. Для испытаний на ползучесть использовалась модернизированная испытательная машина для исследования процессов пластической деформации металлов [4]. Эксперимент проводился следующим образом. После достижения линейного участка образец оставляли под нагрузкой без приложения электрического потенциала на время 65 min необходимое для расчета скорости ползучести, после истечении этого времени на образец подавался электрический потенциал 4 кВ разного знака, который действовал на образец до его разрушения.
Количественно эффект влияния описывался относительным изменением скорости ползучести, рассчитываемым по соотношению:   , где   ‒ скорость ползучести  при приложении потенциала,   ‒ скорость ползучести в отсутствии потенциала. Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что при воздействии электрических потенциалов ± 4 кВ скорость ползучести замедляется, причем при положительном потенциале относительное изменение скорости ползучести составляет -15.3 ± 8.5 %, а при отрицательном -15.2 ± 8.5 % т.е. как и при малых потенциалах имеет место независимость от знака подключаемого потенциала. Причиной такого изменения скорости ползучести является следующее. Как известно, стационарная ползучесть протекает за счет распада дислокационных субграниц. Освободившиеся дислокации частично выходят на поверхность, а частично достигают примыкающих субграниц, изменяя их равновесие. Воздействие электрического потенциала, по-видимому, сводится к тому, что для дислокаций, выходящих на поверхность, создается дополнительный барь-ер, в результате чего их количество уменьшается. Не вышедшие на поверхность дислокации создают препятствия для мигрирующих субграниц, и тем самым замедляют скорость ползучести. Если рассмотреть такой процесс как движение «ударного перехода» в гетерогенной среде [5, 6], то можно сделать следующий вывод: воздействие электрического потенциала приводит к уменьшению объемной доли подвижной фазы на границах этого перехода, тем самым уменьшая предельную скорость его движения.

1. Клыпин А.А., Фетисов Г.П. Влияние электростатического поля на механические свойства некоторых легких и жаропрочных сплавов для авиационной промышленности // Технология металлов. – 2011. -- № 11. – С. 42 – 45.
2. Коновалов, С.В. Влияние электрического потенциала на процесс деформации алюминия / С.В. Коновалов, В.И. Данилов, Л.Б. Зуев [и др.] // Физическая мезомеханика. – 2006. – т.9. – С.103-106
3. Клыпин А.А. О пластической деформации металлов при наличии электрического воздействия / А.А. Клыпин // Проблемы прочности. – 1975. - №7. – С. 20-25.
4. Коновалов, С. В. Автоматизированная установка для регистрации и анализа ползучести металлов и сплавов / С. В. Коновалов, В. И. Данилов, Л. Б. Зуев [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. № 8. С. 64 – 66.
5. Сарычев В.Д., Невский С.А. Двухфазная модель течения материалов при пластической деформации / В.Д. Сарычев, С.А. Невский, В.Е. Громов // Вестник СибГИУ. – 2013. − № 1. – С. 8 – 11.
6. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. ‒ М.: Наука, 1987. ‒ Т.1.  464 с.


К списку докладов