The influence of plastic strain on twinning stress in Cu-8at. %AI single crystals

• Autorzy: Bajor T. , Szczerba M. S.

Warianty tytułu

PL

Wpływ odkształcenia plastycznego na naprężenie bliźniakowania w monokryształach Co-8at. %AI

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Face-centred cubic (FCC) metals and alloys usually are deformed plastically by slip and twinning. Deformation twinning becomes especially important when FCC materials are subjected to large plastic deformations (e.g. rolling, drawing). The main aim of this paper is to emphasize the necessity of incorporating of this mode of plastic deformation into the model of mechanical properties of FCC metals and alloys subjected to large deformations. The paper gives an experimental evidence of the influence of plastic strain on the critical resolved shear stress for twinning and also some other experimental observations of plastic anisotropy of the deformed Cu-8at. %Al single crystals.

PL

W technologii przetwórstwa metali bardzo często dąży się do poprawienia własności wytrzymałościowych materiałów, w czym pomocny może stać się proces bliźniakowania. Wystąpienie zjawiska bliźniakowania jest bowiem związane z dużymi naprężeniami w sieci krystalicznej i dlatego zaczyna się ono dopiero po pewnym okresie odkształcenia plastycznego, wtedy gdy substruktura dyslokacyjna wewnątrz materiału zostanie odpowiednio naprężona. Deformacja przez bliźniakowanie staje się szczególnie istotnym sposobem deformacji w obszarach dużych odkształceń plastycznych (np. walcowania, ciągnienia). Zatem aby poprawnie zamodelować proces technologiczny, należy wziąć pod uwagę działające mechanizmy deformacji w skali podstawowej, czyli uwzględnić zmiany zachodzące w pojedynczym ziarnie. Niniejsza praca, oparta na badaniach monokrystalicznego stopu Cu-8at. %AI, ma na celu wyjaśnienie przyczyn poprawienia własności wytrzymałościowych badanego materiału, który odkształca się plastycznie zarówno przez poślizg, jak i przez bliźniakowanie. Przeprowad7;ono, więc eksperyment z tak zwaną nieciągłą zmianą orientacji. Polegał on na tym, że wyjściowe monokryształy o określonej geometrii zostały odkształcone na etapie deformacji pierwotnej do punktu pojawienia się pierwszego pasma bliźniaczego. Następnie z tak przygotowanej próbki wycięto pod różnymi kątami względem głównej osi odkształconego kryształu wyjściowego próbki wtórne, uaktywniając za każdym razem inny główny system deformacji. Podczas deformacji próbek wtórnych zaobserwowano dwa sposoby ich odkształcania się: (i) bliźniakowanie oraz (ii) bliźniakowanie poprzedzone okresem inkubacyjnym deformacji przez poślizg. Przypadek drugi poddano systematycznym badaniom doświadczalnym, w wyniku, których określono wpływ odchylenia kątowego osi próbek wtórnych od kierunku rozciągania odkształconego kryształu wyjściowego na wielkość naprężenia bliźniakowania w systemie bliźniakowania C3. Uzyskane wyniki pokazują jednoznacznie, że podczas oddalania się z osią rozciągania próbki wtórnej "dziecka" od osi próbki "matki" okres inkubacyjny deformacji kryształu przez poślizg wydłuża się, a wartość naprężenia krytycznego dla transformaty bliźniaczej C3 staje się w wyniku umocnienia odkształceniowego coraz wyższa. Takie zachowanie się próbek wtórnych skłoniło autorów do przeprowadzenia eksperymentu rozszerzonego o kolejny krok, czyli przygotowania z próbki wtórnej kolejnej próbki - "wnuka". Otrzymane wyniki doświadczalne w pełni potwierdziły istotny wpływ odkształcenia plastycznego przez poślizg lub, alternatywnie, gęstości dyslokacji na wielkość krytycznego naprężenia bliźniakowania w materiałach RSC badanych w temperaturze otoczenia. Stwierdzono, że w badanych monokryształach Cu-8%at.AI naprężenie bliźniakowania może zmieniać się co najmniej dwukrotnie i osiągać wartość około 200 MPa, co koresponduje z wartością 0.5 GPa naprężenia rozciągania i wynika z istotnego wzrostu gęstości dyslokacji na etapie inkubacyjnego okresu odkształcenia przez poślizg. W pracy wskazano ponadto na konieczność uwzględnienia zjawiska bliźniakowania mechanicznego podczas modelowania procesów odkształcenia plastycznego materiałów RSC, szczególnie w obszarach dużych deformacji, a zatem w tych obszarach, które mają duże znaczenie w technologii przetwórstwa metali i stopów.

Słowa kluczowe

EN

face-centred cubic crystals; mechanical twinning; twinning stress; large plastic deformations

PL

obróbka plastyczna; walcowanie; anizotropia plastyczna; odkształcenie

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 4, no 3
• Strony: 19--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bajor T.

• University of Mining and Metallurgy, Department of Structure and Mechanics of Solids, 30-059 Cracow, al. Mickiewicza 301 A2

autor

Szczerba M. S.

• University of Mining and Metallurgy, Department of Structure and Mechanics of Solids, 30-059 Cracow, al. Mickiewicza 301 A2

Bibliografia

• [1] Szczerba M.S., Bajor T., Tokarski T.: Is there a critical resolved shear stress for twinning in face centred cubic crystals? Philosophical Magazine, in print.
• [2] Cottrell A.H., Bilby B.A.: A Mechanism for the Growth of Deformation Twins in Crystals, Philosophical Magazine, Vol. 42 (1951), 573.
• [3] Suzuki H., Barrett C.S.: Deformation Twinning in Silver-Gold Alloys, Acta Metallurgica, Vol. 6 (1958), 156.
• [4] Haasen P., King A.: Verfestigung und Stapelfeherenergie von Kupfer-Legierungskristallen, Z. Metallkunde, Vol. 51 (1960), 722.
• [5] Venables J.A.: Deformation Twinning in Face-Centered Cubic Metals, Philosophical Magazine, Vol. 6 (1961), 379.
• [6] Venables J.A.: The Nucleation and Propagation of Deformation Twins, Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 25 (1964), 693.
• [7] Thornton P.R., Mitchell T.E.: Deformation Twinning in Alloys at Low Temperatures, Philosophical Magazine, Vol. 6 (1961), 361.
• [8] Hirth J.P., Lothe J.: The Theory of Dislocations, II edition, published by John Wiley, New York, 1982.
• [9] Basinski Z.S., Szczerba M.S., Niewczas M., Embury J.D., Basinski S.J.: The transformation of slip dislocations during twinning of copper-aluminium alloy crystals, Revue de Métallurgie – Science et Génie des Matériaux, 1997, 1037.