On the Relationship between the Spatial Characteristics of Multi-Scale Plastic Deformation Localization Processes in Aluminum

УДК 538.951, 539.37, 539.382.2

  • Svetlana A. Barannikova Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, Russia Email: bsa@ispms.ru
  • Polina V. Iskhakova Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, Russia Email: iskhakova.polina@gmail.com
Keywords: strength, plastic deformation, localization, aluminum

Abstract

The paper investigates patterns of plastic flow localization during uniaxial tension of polycrystalline aluminum with stable loading curves ensured by specific micromechanisms of plastic flow within the temperature range of 170<T<350 K. The study of macroscopic deformation fields is conducted with the speckle photography technique. It allows identifying evolution patterns of spatio-temporal distributions of the distortion tensor components during tensile testing of flat samples. The distributions of local deformations take the form of a system of equidistantly located stationary foci of localized plastic deformation (stationary dissipative structure) at the stages of parabolic strain hardening. The spatial period (which is the distance between the maxima of local elongations along the extension axis, the autowave length) is the geometric characteristic of such structures. Temperature dependence is revealed for the spatial period distributions of local elongations and dislocation substructures sizes for the parabolic strain hardening stages in Al.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

Svetlana A. Barannikova, Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, Russia

Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Leading Researcher at the Laboratory of Strength Physics

Polina V. Iskhakova, Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, Russia

Postgraduate Student, Engineer at the Laboratory of Strength Physics

References

Lubarda V.A. Elastoplasticity Theory. London: CRS Press, 2001. 648 p.

Фридель Ж. Дислокации. М.: Мир, 1967. 643 с.

Hull D., Bacon D.J. Introduction in Dislocations. Oxford: Elsevier, 2011. 272 p.

Козлов Э.В., Старенченко В.А., Конева Н.А. Эволюция дислокационной суб структуры и термодинамика пластической деформации металлических материалов // Металлы. 1993. № 5. С. 152-161.

Сарафанов Г.Ф. Корреляционные эффекты в ансамбле краевых дислокаций // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. № 10. С. 1793-1799.

Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. Новосибирск: Наука, 2008. 327 с.

Зуев Л.Б., Баранникова С.А., Лунев А.Г. От макро-к микро-. Масштабы пластической деформации. Новосибирск: Наука, 2018. 130 с.

Зуев Л.Б. Автоволновая пластичность. Локализация и автоволновые моды. М.: Физматлит, 2018. 207 с.

Зуев Л.Б., Хон Ю.А., Горбатенко В.В. Физика неоднородного пластического течения. М.: Физматлит, 2024. 320 с.

Asharia A., Beaudoin A., Miller R. New Perspectives in Plasticity Theory: Dislocation Nucleation, Waves, and Partial Continuity of Plastic Strain Rate // Mathematics and Mechanics of Solids. 2008. Vol. 13. № 2. P 292-315. DOI: 10.1177/1081286507086903

McDonald R.J., Efstathiou C., Kurath P. The Wavelike Plastic Deformation of Single Crystal Copper // Journal of Engineering Materials and Technology. 2009. Vol. 131. №. 3. P. 692-703. DOI: 10.1115/1.3120410

Fressengeas C., Beaudoin A., Entemeyer D., Lebedki-na T., Lebyodkin M., Taupin V. Dislocation Transport and Intermittency in the Plasticity of Crystalline Solids // Physical Review B. 2009. Vol. 79. P 014108-10. DOI: 10.1103/ PhysRevB.79.014108

Третьякова Т.В., Вильдеман В.Э. Пространственновременная неоднородность процессов неупругого деформирования металлов. М.: Физматлит, 2016. 118 c.

Порубов А.В. Локализация нелинейных волн деформации. М.: Физматлит, 2009. 207 с.

Назаров В.Е. Дислокационная нелинейность и нелинейные волновые процессы в поликристаллах с дислокациями // Физика твердого тела. 2016. Т. 58. № 9. С. 1665-1673.

Naimark O.B. Defect Induced Transitions as Mechanisms of Plasticity and Failure in Multifield Continua. Advances in Multifield Theories of Continua with Substructure. Boston: Birkhauser Inc., 2003. P 75-114.

Плехов О.А. Экспериментальное исследование термодинамики пластического деформирования методом инфракрасной термографии // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 2. С. 144-146.

Zbib H.M., de la Rubia T.D. A Multiscale Model of Plasticity // International Journal of Plasticity. 2002. Vol. 18. No. 7. P. 1133-1163.

Zuev L.B., Barannikova S.A., Maslova O.A. The Features of Localized Plasticity Autowaves in Solids // Materials Research. 2019. Vol. 22. No 4. P. 104-123. DOI: 10.1590/1980-5373-мр-2018-0694

Наймарк О.Б. Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения // Физическая мезомеханика. 2003. Т. 6. № 4. C. 45-72.

Малыгин Г.А. Механизм деформационного упрочнения и образования дислокационных структур в металлах при больших пластических деформациях // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. № 4. C. 651-657.

Малыгин Г.А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов // Успехи физический наук. 1999. T. 169. С. 979-1010. DOI: 10.3367/ UFNr.0169.199909c.0979

Зегер А. Механизм скольжения и упрочнения в ГЦК и ГПУ металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов. М.: ИИЛ, 1960. С. 179-267.

Владимирова В.Л., Лаврентьев Ф.Ф., Похил Ю.А. Процессы пластической деформации при низких температурах. Киев: Наукова Думка, 1974. 384 с.

Kocks U.F., H. Meking H., Physics and Phenomenology of Strain Hardening: the FCC Case // Progress in Materials Science. 2003. Vol. 48. P. 171-273. DOI: 10.1016/S0079-6425(02)00003-8

Исаев Н.В., Забродин П.А., Русакова А.В. Локализация пластической деформации в ультрамелкозернистых Al и Al-Li при температурах 4,2-350 К // Физика низких температур. 2012. Т. 38. № 10. С. 1230-1239.

Зуев Л.Б., Баранникова С.А., Колосов С.В. Автовол-новое описание температурного эффекта при деформации ГЦК металлов // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 12. DOI: 10.21883/ JTF.2022.12.53748.170-22

Published
2024-10-07
How to Cite
Barannikova S. A., Iskhakova P. V. On the Relationship between the Spatial Characteristics of Multi-Scale Plastic Deformation Localization Processes in Aluminum // Izvestiya of Altai State University, 2024, № 4(138). P. 27-33 DOI: 10.14258/izvasu(2024)4-03. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282024%294-03.