Crystal plasticity modeling of electropulsing induced plasticity in metals

材料科学 焦耳加热 可塑性 位错 流动应力 晶界 电流密度 粒度 热传导 焦耳效应 机械 复合材料 凝聚态物理 合金 微观结构 物理 量子力学
作者
Yang Yang,Rongshan Qin,Yalin Dong,Jian Wang,Chang Ye
出处
期刊:International Journal of Plasticity [Elsevier]
卷期号:171: 103828-103828 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.ijplas.2023.103828
摘要

A crystal plasticity model incorporating the effects of magnetoplasticity, electron-wind, imbalance of charges near grain boundaries and Joule heating in high frequency short duration electric current pulsed metals has been developed for metals with a face center cubic (FCC) structure. The model decouples the athermal and thermal effects on dislocation activity and quantifies their effects on flow stress. The Joule heating affects the thermal activation in plastic deformation. The magnetoplasticity and electron-wind reduce the slip barrier or contribute additional force to assist dislocation motion. Imbalance of charges near grain boundaries may amplify or minimize the contribution of thermal or other athermal effects. The developed crystal plasticity model has been implemented in DAMASK and verified by simulating electroplasticity in aluminum. The results reveal that the magnetoplasticity reduces flow stress and the reduction increases with the peak current density. Joule heating is generally less important during the processing due to the short pulse duration but becomes more significant when the frequency goes up. The impact of imbalance of charges near grain boundaries on Joule heating depends on the thickness of grain boundaries, the distribution of current density and conductivity, while it always reduces the effect on magnetoplasticity. The electron-wind effect on flow stress is negligible compared to the other three factors. This work provides some new insights in the understanding of electroplasticity in metals.

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