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Slip in a stress gradient: Multiple slip and cross slip in an alpha brass single crystal oriented for easy glide

1984; University of Toronto Press; Volume: 32; Issue: 6 Linguagem: Francês

10.1016/0001-6160(84)90035-x

1878-0768

Z.R. Wang, Harold Margolin,

Aluminum Alloy Microstructure Properties

Trapezohedron shaped specimens of α-brass, single crystals, oriented for single slip, were compressed in order to examine slip behavior in a stress gradient. Two dimensional finite element method calculations were carried out to determine expected elastic stress distributions. These calculations indicated that, at a given height above the base of the trapezohedron, the resolved shear stress for a particular slip system passed through a maximum along the specimen width. Also the height of the maximum varied with the slip system. From the resolved shear stresses and the observation that no slip occurred below a resolved shear stress of 7 MN/m2, it was anticipated that only five slip systems would operate. Six slip systems were found to act, and it was inferred that the additional stress required to operate the sixth slip system was created by the simultaneous functioning of two of the slip systems. Cross slip occurred when the calculated resolved shear stress on the cross slip system was equal to the resolved shear stress on the primary slip system, an observation which suggested that cross slip occurred, when a critical resolved shear stress was reached. The complex stresses which developed in the trapezohedron suggest that the interaction of anisotropy and grain shape has a significant effect on the complex stresses developed within grains of polycrystalline metals. Nous avons déformé en compression des échantillons monocristallins de laiton α de forme trapèzoédrale, afin d'étudier le glissement dans un gradient de contrainte. Nous avons effectué des calculs par la méthode des éléments finis bidimensionnels afin de déterminer la répartition des contraintes élastiques attendues. Ces calculs ont montré que la contrainte de cisaillement réduite pour un système de glissement particulier et pour une hauteur donnée passait par un maximum le long de la largeur de l'échantillon. De plus, l'importance du maximum variait avec le système de glissement. A partir des contraintes de cisaillement réduites et de l'observation qu'il n'y avait pas de glissement en-dessous d'une contrainte de cisaillement réduite de 7 MN/m2, nous pensions que cinq systèmes de glissement seulement devaient opérer. Nous avons observé six systèmes de glissement actifs et nous pensons que la contrainte additionnelle nécessaire pour mettre en jeu le sixième système de glissement provenait de l'opération simultanée de deux systèmes de glissement. Le glissement dévié se produisait lorsque la contrainte de cisaillement réduite calculée sur le système de glissement dévié était égale à la contrainte de cisaillement réduite sur le plan de glissement primaire, observation qui laisse à penser que le glissement dévié se produisait lorsqu'une cission réduite critique était atteinte. Les contraintes complexes qui se développaient dans le trapèzoèdre donnent à penser que l'interaction entre l'anisotropie et la forme des grains a un effet significatif sur les contraintes complexes qui se développent à l'intérieur des grains de métaux polycristalhins. Um das Gleitverhalten in einem Spannungsgradienten zu untersuchen, wurden trapezoedrische einkristalline Proben aus α-Messing, orientiert für Einfachgleitung, im Druckversuch verformt. Mit zweidimensionalen Finite-Elemente-Rechnungen wurden die Verteilungen der elastischen Spannungen bestimmt. Aus diesen Rechnungen folgt, daβ bei einer gegebenen Höhe über der Grundfläche die Scherspannung für ein bestimmtes Gleitsystem entlang der Probenbreite durch ein Maximum geht. Die Höhe des Maximums variiert mit dem Gleitsystem. Aus diesen Scherspannungen und der Beobachtung, daβ unter 7 MN/m2 Gleitung nicht auftrat, wurde geschlossen, daβ nur fünf Gleitsysteme aktiviert würden. Sechs Gleitsysteme wurden aber beobachtet. Daraus folgt, daβ die für die Aktivierung des sechsten Systems notwendige zusätzliche Spannungskomponente von der gleichzeitigen Aktivierung von zweien der Gleitsysteme erzeugt wird. Quergleitung trat auf, wenn die berechnete Scherspannung im Quergleitsystem der Scherspannung im Primärsystem entsprach. Diese Beobachtung legt nahe, daβ Quergleitung bei Erreichen einer kritischen Scherspannung auftritt. Die komplexen Spannungen, die sich in dem Trapezoid ausbilden, legen nahe, daβ die Wechselwirkung von Anisotropie und Kornform einen wichtigen Einfluβ auf die innerhalb der Kömer von polykristallinen Metallen auftretenden komplexen Spannungen ausüben.