ULTRASONIC STUDY OF DISLOCATIONS SUBJECTED TO SHORT DURATION STRESS PULSES

Résumé
Afin d'étudier le comportement des dislocations dans les premiers stades de la déformation plastique, les influences dues à une onde de contrainte de courte durée sont étudiées à l'aide d'une onde ultrasonore qui est propagée simultanément à l'onde de contrainte⁽¹⁾. Une barre de Hopkinson fondue est utilisée pour appliquer ces ondes de contrainte (de durée environ 200 µs). Les échantillons testés sont des monocristaux de Al, un alliage de Al polycristallin et irradié ainsi que des monocristaux de LiF recuits. La déformation élastique, l'initiation de la déformation plastique et la consolidation successive sont corrélées au coefficient d'atténuation ultrasonore mesurée a et à la variation de vitesse ƊV/V. Dans certaines conditions, l'apparition des doubles pics d'atténuation est observée dans les monocristaux. L'un de ces pics se situe sur le coin de la montée de l'onde et l'autre est localisé au coin de la détente de l'onde. Nous interprétons ces résultats de la façon suivante en terme de comportement des dislocations : a) l'augmentation de la densité des dislocations qui est due à l'activation des sources Frank-Read est à l'origine de l'accroissement important de a au coin de la montée de l'onde de contrainte ; b) l'empilement de ces dislocations contre un obstacle est la cause de la décroissance de a au milieu (portion constante) de l'onde de contrainte ; c) la libération des dislocations empilées vers des sources Frank-Read produit le second pic de a au cours du bord de détente de l'onde de contrainte ; d) la disparition des dislocations qui redeviennent des sources Frank-Read crée la chute importante de a après le passage de l'onde de contrainte. De tous les travaux connus des auteurs, ces caractéristiques sont observées pour la première fois.

Abstract
In order to investigate the behavior of dislocations in the early stages of plastic deformation, effects of a short duration stress pulse are studied by means of an ultrasonic wave propagated simultaniously with the stress pulse¹. A split Hopkinson bar is used to apply the stress pulses (2 µ sec duration). Samples tested are Al single crystals, a polycrystalline Al alloy and irradiated as well as annealed LiF single crystals. Elastic deformation, the onset of plastic deformation and subsequent strain hardening are correlated with measured ultrasonic attenuation, a, and velocity change, ƊV/V. Under certain conditions, double peaks in attenuation, one at the rising edge and the other at the falling edge, were discoverd in single crystals. We interpret these results in terms of dislocation benavior as follows ; a) Increse of disloction density due to the operation of Frank-Read sources causes the sharp increase of a at the rising edge of the stress pulse ; b) Piling up of these dislocations against an obstacle causes the decrease of a in the middle (constant) portion of the stress pulse ; c) Release of the piled up dislocations toward the Frank-Read sources produces the second peak in a during the falling edge of the stress pulse ; d) Disappearance of the dislocations back into the Frank-Read sources causes the sharp decrease of a after the passage of the stress pulse. As far as the authers know, this is the first observation of these features.