The Study of Multi-Scale Plastic Deformation Characteristics in Aluminum
УДК 538.951, 539.37, 539.382.2
Abstract
The paper considers the regularities of processes of microscopic localization of polycrystalline aluminum plastic flow under uniaxial tension at room temperature. Fields of local deformations are investigated using the double-exposure speckle photography technique. Variations in velocities of ultrasound waves in flat samples under loading are recorded with the autocirculation method. The parameters of local deformation distributions and Rayleigh waves were found to be dependent on the level of total deformation. The variation in dislocation density during plastic deformation was estimated. There is a linear correlation found between the values of applied external stresses and internal stresses, calculated using the Taylor strain hardening model. The acoustic wave parameters obtained during the study help estimate the microstructural characteristics of metals deformed under quasi-static loading. It is shown that the dependences of Rayleigh wave propagation velocities can be used to calculate deformation kinetics within the scope of the autowave model of plastic flow.
Downloads
References
Фридель Ж. Дислокации. М.: Мир, 1967. 643 с.
Зегер А. Механизм скольжения и упрочнения в ГЦК и ГПУ металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов. М.: ИИЛ, 1960. С. 179-267.
Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. 574 с.
Taylor G. The Mechanism of Plastic Deformation of Crystals // Proceedings of Royal Society. 1934. Vol. A 145. No 3. P. 362-415.
Hull D. and Bacon D.J. Introduction in Dislocations. Oxford: Elsevier, 2011. 272 p.
Козлов Э.В., Старенченко В.А., Конева Н.А. Эволюция дислокационной субструктуры и термодинамика пластической деформации металлических материалов // Металлы. 1993. № 5. С. 152-161.
Князев С.Н., Кудря А.В., Комаровский Н.Ю. и др. Методы исследования дислокационной структуры полупроводниковых монокристаллов группы AIIIBV // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2022. № 25(4). С. 323-336. DOI: 10.17073/1609-35772022-4-323-336
Gilman J.J. Dislocation Motion in a Viscous Medium // Physical Review Letters. 1968. Vol. 20. P. 157. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.20.157
Сарафанов Г.Ф. Корреляционные эффекты в ансамбле краевых дислокаций // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. № 10. С. 1793-1799.
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
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
Fressengeas C., Beaudoin A., Entemeyer D., et al. Dislocation Transport and Intermittency in the Plasticity of Crystalline Solids // Physical Review B. 2009. Vol. 79. P. 01410810. DOI: 10.1103/PhysRevB.79.014108
Zirkle T., Zhu T., McDowell D.L. Micromechanical Crystal Plasticity Back Stress Evolution within FCC Dislocation Substructure // International Journal of Plasticity. 2021. Vol. 146. P. 103082. DOI: 10.1016/j.ijplas.2021.103082
Ananthakrishna G. Current Theoretical Approaches to Collective Behavior ofDislocations // Physics Reports. 2007. Vol. 440. No 4-6. P. 113-259. DOI: 10.1016/j.physrep.2006.10.003
Yasnikov I.S., Kaneko Y., Uchida M., et al. The Grain Size Effect on Strain Hardening and Necking Instability Revisited from the Dislocation Density Evolution Approach // Materials Science and Engineering A. 2022. Vol. 831. P. 142330. DOI: 10.1016/j.msea.2021.142330
Peng H., Hu L., Baker I. In-situ EBSD Study of the Active Slip Systems and Substructure Evolution in a Medium-entropy Alloy during Tensile Deformation // Materials Characterization. 2024. Vol. 217. P. 114405 DOI: 10.1016/j. matchar.2024.114405
Gruber B., Weifiensteiner I., Kremmer T., et al. Mechanism of Low Temperature Deformation in Aluminium Alloys // Materials Science and Engineering A. 2020. Vol. 795. P. 139935. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139935
Плехов О.А. Экспериментальное исследование термодинамики пластического деформирования методом инфракрасной термографии // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 2. С. 144-146.
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.
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
Kocks U.F., 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
Муравьев В.В., Зуев Л.Б., К. Л. Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Наука, 1996. 184 с.
Баранникова С.А., Надежкин М.В., Исхакова П.В. Исследование механических и акустических свойств деформируемых сплавов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 2. С. 162-167. DOI 10.17073/0368-0797-2023-2-162-167
Khina B.B., Pokrovsky A.I., Zhang S.-H., et al. Effect of Strain Rate on the Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum Alloy AA2B06-O of the Al-Cu-Mg System // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62. No 5. P. 545-553. DOI: 10.3103/S1067821221050060
Xu Y., Xia L., Abd Ei-Aty A., et al. Revealing the Dynamic Behavior and Micromechanisms of Enhancing the Formability of AA1060 Sheets under High Strain Rate Deformation // Journal of Materials Research and Technology. 2024. Vol. 28. P. 2402-2409. DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.12.163
Андреев В.А., Асташинский В.М., Бабич В.Е. и др. Актуальные проблемы прочности. Минск: ИВЦ Минфина, 2024. 470 с.
Maurel A., Pagneux V., Barra F., et al. Wave Propagation through a Random Array of Pinned Dislocations: Velocity Change and Attenuation in a Generalized Granato and Lucke Theory // Physical Review B. 2005. Vol. 72. P. 174111. DOI: 10.1103/PhysRevB.72.1741118
Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 855 с.
Copyright (c) 2025 Светлана Александровна Баранникова, Сергей Васильевич Колосов, Полина Валентиновна Исхакова

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).



