Deformation geometry of copper single crystals tested in tension

In this paper, an analysis of deformation geometry of copper single crystals tested in tension was performed. Based on a large body of experimental results it was found that the onset of deformation stage IV is connected with the change of dominant deformation system. The paper also suggests that the change of the dominant deformation system may play an important role in the onset of the deformation stage IV and its strain hardening kinetics in polycrystalline face-centered cubic materials.

---

Przeprowadzono analizę geometrii deformacji rozciąganych monokryształów miedzi o różnych wyjściowych orientacjach krystalograficznych. Na podstawie charakterystyk naprężenie rozciągania-odkształcenie sporządzonych dla kilkunastu różnie zorientowanych próbek zdecydowano się poddać szczegółowym badaniom sposób deformacji monokryształów, których początkowa oś rozciągania znajdowała się w odległości kątowej 2° i 20° od linii symetrii między dwoma trójkątami podstawowymi, <001>-<111>. Analiza geometryczna deformacji została określona na podstawie obserwacji zmiany kształtu przekroju poprzecznego rozciąganych kryształów. Przeprowadzone dodatkowo badania dyfraktometryczne pozwoliły określić rotację sieci krystalograficznej rozciąganych monokryształów oraz na jej podstawie obliczyć zmiany czynników Schmida-Boasa dla dominujących systemów poślizgu. Tę metodę badań uzupełniono analizą numeryczną. używając metody macierzy gradientów deformacji. Na podstawie danych zebranych eksperymentalnie oraz obliczeń wykonanych za pomocą macierzy gradientów deformacji zidentyfikowano działające systemy poślizgu. Zaproponowana metoda okazała się szczególnie przydatna do identyfikacji momentu przejścia dominującego pierwotnego systemu poślizgu w dominujący system sprzężony. Na podstawie analizy kinetyki umocnienia monokryształów dodatkowo stwierdzono, że związana z końcem overshootu transformacja dominującego systemu poślizgu prowadzi bezpośrednio do zapoczątkowania IV stadium deformacji. W pracy podjęto również próbę zastosowania koncepcji dotyczącej zjawiska końca overshootu w monokryształach do opisu kinetyki umocnienia materiałów polikrystalicznych. Jeśli potraktuje się polikryształ jako agregat złożony z dużej liczby przypadkowo zorientowanych krystalitów, to można by się spodziewać, że sposób odkształcenia będzie wypadkową deformacji poszczególnych ziaren, a indywidualne cechy pojedynczego krystalitu zostaną "ekranowane" przez efekt statystycznie przypadkowego rozkładu orientacji pojedynczych krystalitów. Co więcej, "efekt ekranowania" w rzeczywistym materiale będzie spotęgowany przez istniejące granice ziaren. Na podstawie krzywych rozciągania kilkunastu różnie zorientowanych monokryształów sporządzono "statystyczną" krzywą umocnienia, która wskazuje, że już w wyniku "ekranowania statystycznego" zanikają indywidualne cechy kryształów oraz że następuje silne "rozmycie" krytycznego odkształcenia plastycznego, przy którym pojawia się początek IV stadium deformacji. Zasugerowano jednak, że fizyczne zjawisko, które powoduje zmianę kinetyki umocnienia podczas przejścia z III do IV stadium deformacji w polikryształach, powinno być analogiczne do zjawiska transformacji dominującego systemu deformacji, które odpowiada za koniec overshootu w monokryształach.