Электропроводность проводящих сред при высокой плотности тока

Показан пример экспериментального исследования электрических характеристик структурно неоднородных тонкослойных проводников (никель, медь) при высокой плотности тока (10⁸...10⁹ А/м²). Эта плотность тока в условиях интенсивного охлаждения образцов достаточна для осуществления процесса необратимого, нетермоактивируемого деформирования. Результаты эксперимента показывают, что проводящая среда при высоких плотностях тока имеет существенные нелинейности, что выражается в нелинейной зависимости электрического сопротивления образцов от плотности тока. При повторных обработках образцов током электросопротивление проводников уменьшается. Проведена оценка числа дефектов, которые были удалены из объема материала в результате обработки никелевой фольги электрическим током. Показано, что в условиях протекания постоянного электрического тока высокой плотности в микрообъемах однородных и неоднородных проводящих сред возможно появление объемного заряда. К возникновению объемного заряда в проводящей среде могут привести силы взаимодействия при движении электронов и ионов. За счет сил взаимодействия между ионами и электронами основного материала и примесей возникает локальная дополнительная ионизация, реализуемая в нанообъемах проводника.В случае неоднородной среды объемный заряд зависит от характера распределения удельной электропроводности. В однородном проводнике объемный заряд пропорционален квадрату плотности тока в образце

Литература

[1] Баранов Ю.В., Троицкий О.А., Авраамов Ю.С. и др. Физические основы электроимпульсной и электропластической обработки и новые материалы. М., МГИУ, 2001.

[2] Conrad H., Karam N., Mannan S., et al. Effect of electric current pulses on the recrystallization kinetics of copper. Scr. Metall., 1988, vol. 22, iss. 2, pp. 235--238. DOI: https://doi.org/10.1016/S0036-9748(88)80340-5

[3] Деев В.Б., Селянин И.Ф., Башмакова Н.В. и др. Влияние электрического тока на кристаллизацию алюминиевых сплавов, содержащих железо. Литейщик России, 2007, № 8, с. 12--15.

[4] Деев В.Б., Селянин И.Ф., Нохрина О.И. и др. Модифицирующая обработка сплавов магнитным полем. Литейщик России, 2008, № 3, с. 23--25.

[5] Деев В.Б., Селянин И.Ф., Ри Хосен и др. Эффективные технологии обработки расплавов при получении литейных алюминиевых сплавов. Литейщик России, 2012, № 10, с. 19--21.

[6] Тимченко С.Л., Кобелева Л.И., Задорожный Н.А. Влияние электрического тока на структуру и свойства алюминиевого сплава. Физика и химия обработки материалов, 2011, № 6, с. 82--87.

[7] Timchenko S.L., Zadorozhnyj N.A. Change in the structure of the aluminium alloy under the action of direct electric current. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2019, vol. 683, art. 012044. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/683/1/012044

[8] Лаптев А.Б., Первухин М.В., Афанасьев-Ходыкин А.Н. и др. Электроперенос ионов легирующих элементов в алюминиевых сплавах магнитогидродинамической обработкой расплава. Журнал СФУ. Техника и технологии, 2017, т. 10, № 8, с. 1031--1041.

[9] Коробова Н.В., Аксененко А.Ю., Тарасов Ф.Е. и др. Об электромагнитном воздействии на расплав алюминия при его модифицировании. Металлургия машиностроения, 2013, № 1, с. 8--11.

[10] Сидоренков В.В. О механизме текстурирования металлов под действием электрического тока. ДАН СССР, 1989, т. 308, № 4, с. 870--873.

[11] Предводителев А.А., Тяпунина Н.А., Зиненкова Г.М. и др. Физика кристаллов с дефектами. М., Издво МГУ, 1986.

[12] Гордеев В.Ф., Пустогаров А.В., Кучеров Я.Р. и др. Ориентированная рекристаллизация металлов при протекании электрического тока. Письма в ЖТФ, 1980, т. 6, № 23, с. 1416--1417.

[13] Гордеев В.Ф., Пустогаров А.В., Кучеров Я.Р. и др. Действие электрического тока на ориентацию структуры металлов при рекристаллизации. Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук, 1984, т. 16, № 3, с. 137--139.

[14] Тимченко С.Л. Исследование кристаллизации сплава под действием электрического тока. Расплавы, 2011, № 4, с. 53--61.

[15] Сидоренков В.В., Тимченко С.Л. О физической природе феноменологического закона электропроводности металлов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 1994, № 2, с. 110--119.

[16] Корнев Ю.В., Сидоренков В.В., Тимченко С.Л. О физической природе закона электропроводности металлов. ДАН, 2001, т. 380, № 4, с. 472--475.

[17] Гегузин Я.Е. Макроскопические дефекты в металлах. М., Металлургиздат, 1962.

[18] Dahmlow P., Muller S.C. Pattern formation in microemulsions affected by electric fields. In: Muller S., Plath P., Radons G., Fuchs A. (eds). Complexity and Synergetics. Cham, Springer, 2018, pp. 117--128. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-64334-2_10