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Temperature dependence of cyclic saturation in low amplitude fatigue of copper single crystals

1991; Elsevier BV; Volume: 39; Issue: 7 Linguagem: Francês

10.1016/0956-7151(91)90230-x

1873-2879

Łukasz Lisiecki, O.B. Pedersen,

Aluminum Alloys Composites Properties

Single slip oriented copper single crystals were cyclically saturated in tension-compression at constant amplitudes of plastic strain at a temperature of 77 K. The cyclic stress-strain curve for the crystals displays a plateau associated with persistent slip bands (PSBs), whose volume fraction increases when the plastic strain amplitude is increased. By comparison with the room-temperature behaviour it appears that although the plateau stress and the length of the plateau are highly sensitive to the temperature, their ratio is temperature-independent, unless secondary cyclic hardening intervenes to shorten the plateau. Existing models based on cross-slip of screw dislocations are consistent with this result. Electron microscopy revealed significant deviations from the regularity usually assumed for the structure of PSBs. The deviations allow the Eshelby model to account for the plateau stress as the sum of long-range internal stress carried by tilted PSB walls and the stresses required for dislocation bowing or passing. Des monocristaux de cuivre orientés pour un glissement simple sont saturés cycliquement par traction-compression à amplitude constante de déformation platsique à 77 K. La courbe cyclique contrainte-déformation pour ces cristaux révèle un palier associé à des bandes de glissment persistantes (BGP) dont la fraction volumique augmente lorsque l'amplitude de la déformation plastique croît. Par comparaison avec le comportement à la température ambiante, il apparait que, bien que la contrainte de palier et la longueur de ce palier dépendent fortement de la température, leur rapport est indépendant de celle-ci à moins qu'un durcissement par cyclage secondaire n'intervienne pour raccourcir ce palier. Les modèles existant, basés sur le glissement dévié des dislocations vis, sont en accord avec ce résultat. La microscopie électronique révèle des écarts importants à la régularité habituellement supposée de la structure des BGP. Ces déviations permettent au modèle d'Eshelby d'expliquer le palier de contrainte comme étant la somme des contraintes internes à grandes distances transmises par les parois de BGP de flexion et des contraintes requises pour courber ou faire passer les dislocations. Für Einfachgleitung orientierte Kupfereinkristalle werden zyklisch bis zur Sättigung in Zug und Druck mit konstanter plastischer Dehnungsamplitude bei 77 K verformt. Die zyklische Spannungs-Dehnungskurve zeigt ein mit persistenten Gleitbändern zusammenhängendes Niveau; der Volumanteil dieser Gleitbänder nimmt bei ansteigender plastischer Dehnungsamplitude zu. Im Vergleich mit dem Raumtemperaturverhalten scheint das Verhältnis zwischen Niveauspannung und -länge temperaturunabhängig zu sein (es sei denn, sekundäre zyklische Verfestigungseffekte verkürzen das Plateau), obgleich die Einzelkomponenten sehr stark von der Temperatur abhägen. Vorhandene Modelle, die auf der Quergleitung von Schraubenversetzung beruhen, sind mit diesem Ergebnis verträglich. Elektronenmikroskopisch finden sich beträchtliche Abweichung in der sonst als regelmäβig angenommenen Struktur der persistenten Gleitbänder. Diese Abweichung ermöglichen es, die Plateauspannung mit dem Eshelbymodell als Summe der weitreichenden inneren Sapannungen, die von gekippten Wänden der persistenetn Gleitbänder herrühren, und der für das Ausbauchenm oder Passieren der Versetzungen benötigten Spannungen zu beschreiben.