Verification of electroplastic effect and its mechanism under uniform current density using torsional deformation

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K03803
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 前野 智美 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80505397)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電気塑性効果 / 熱軟化 / ねじり / 圧縮

Outline of Annual Research Achievements

令和5年度においては，チタン(Ti)材の電流印加ねじり試験を電流印加なしと比較するために，ホットガン加熱を用いた電流印加なしの温間ねじり試験を室温から260℃の範囲で実施した．せん断応力と試験片温度の関係を電流印加ありとなしにおいて比較した．いずれのひずみ域においても，温度上昇に対するせん断応力の低下が電流印加ありとなしで同様となった．Ti材の長手方向電流印加においてもアルミニウム（Al）材と同様に電気塑性効果は見られなかった．
これまでに，長手方向電流印加では電気塑性効果が確認されなかった．電流印加方向とせん断変形方向の関係を調査するために，半径方向通電のねじり試験をAl材において実施した．ねじり変形が大きく進んだγ=2において，電流印加ありではごくわずかに変形抵抗が増加した．
上下型をクロム銅電極とした電流印加圧縮試験を行った．圧縮では電流印加方向に対しせん断変形成分がほぼ45°となる．また，圧縮によって断面積は増加するが，電流密度が集中する問題は生じない．Al材では電流印加の有無で応力の差は生じなかった．また，Ti材においても応力低下はほとんど見られなかった．
これまでに，純Alおよび純Tiの電気塑性効果発現の検証を，電流密度変化の小さいねじり変形および圧縮を採用して検討した．電流印加はパルス電流などと異なり30 A/mm2以下の比較的低い電流密度を採用した．ジュール発熱および塑性発熱による温度上昇による軟化の影響を極力排除した．温度上昇が確認される場合は，電流印加ありとなしの試験を同温度で比較した．ねじり，圧縮いずれの結果からも電流印加による明瞭な応力低下は確認されなかった．これまでにいくつかの研究によって報告されている，「直流，数十A/mm2の電流印加」における変形抵抗の減少は，ジュール発熱による温度上昇による軟化を理由にするものと考えられる．