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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 28, 2013

Persistent Slip Bands

Slip Activity and Dislocation Structure*

Persistente Gleitbänder — Gleitaktivität und Versetzungstruktur
  • Anja Weidner and Werner Skrotzki
From the journal Materials Testing

Abstract

The slip activity and shear strain of persistent slip bands (PSBs) in polycrystalline nickel were studied after half-cycle deformation on well-polished specimen surfaces at different stages of fatigue life using the combination of atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Although the local shear strain of PSBs seems to be nearly independent of the stage of fatigue life, the half-cycle slip activity of PSBs significantly depends on it. In-situ deformation experiments in the scanning electron microscope (SEM) showed that during half-cycle loading the slip steps do not proportionally develop to the applied plastic strain and not the whole accumulated PSB volume is active. The reactivation of the cumulative PSB volume is different for individual PSBs and grains, and evolves more slowly than the reactivation of grains. PSBs in polycrystals are subjected to a development history — their activity changes both temporally as well as spatially. Possible reason for this behaviour could be hardening effects due to secondary slip within the PSBs. Detailed investigations of the dislocation structure developed at different stages of fatigue life using the electron channelling contrast (ECC) in the SEM give more information about it.

Kurzfassung

Unter Verwendung der Atomkraftmikroskopie und der Rasterelektronenmikroskopie wurden die Gleitaktivität und die lokale Abgleitung in persistenten Gleitbändern in vielkristallinem Nickel untersucht. Dazu wurden Halbzyklusverformungen an verschiedenen Punkten des mechanischen Sättigungszustandes in der zyklischen Wechselverformungskurve durchgeführt, um auf gut polierten Probenoberflächen Gleitstufen zu erzeugen, deren geometrische Abmessungen (Höhe, Breite) Aufschluss geben über die tatsächliche lokale Abgleitung im Werkstoff. Während die Größenordnung der lokalen Abgleitung in den persistenten Gleitbändern unabhängig von der Zyklenzahl im Sättigungsbereich der Wechselverformungskurve zu sein scheint, zeigt die Halbzyklusgleitaktivität eine deutliche Abhängigkeit von der Zyklenzahl. In-situ-Verformungsexperimente im Rasterelektronenmikroskop zeigten, dass während der Halbzyklusverformung sich die Gleitstufen auf der polierten Probenoberfläche nicht proportional zur aufgebrachten plastischen Dehnung entwickeln. Vielmehr gibt es einen Schwellwert der bei ca. 60% der aufgebrachten plastischen Dehnung liegt, ab dem sich die Gleitstufen zu entwickeln beginnen. Außerdem ist während eines solchen Halbzyklus nicht das gesamte kumulierte persistente Gleitband aktiv sondern nur ein Bruchteil davon. Die persistenten Gleitbänder in vielkristallinen Werkstoffen unterliegen einer Entwicklungsgeschichte, Ihre Aktivität ist zeitlich und räumlich veränderlich und unterliegt offenbar einem Alterungsprozess, der durch Verfestigungsprozesse hervorgerufen durch sekundäres Gleiten in den persistenten Gleitbändern verursacht werden kann.


This Contribution has already been published in the Proceedings of the International Conference on Low Cycle Fatigue (LCF 6).

Dr. Ing Anja Weidner, born 1970, studied Material Science at the Technical University Mining Academy of Freiberg Sa., Germany, and obtained her doctoral degree at 1998 working on the substructure texture correlation in cold-worked materials using the X-ray line-broadening analysis. From 1998 to 2008 she worked on different DFG-projects as scientific staff member on the Institute of Structural Physics at the Technische Universität Dresden in the field of low cycle fatigue. Since 2009 she is member of the scientific staff of the Collaborative Research Center 799 — TRIP Matrix Composites at the Technische Universität Freiberg.

Prof. Dr. rer. nat. habil. Werner Skrotzki, born 1951, studied physics and obtained his doctoral degree 1977 at the Institute of Metal Physics at the University of Göttingen. Since 1993 he is professor for metal physics at the Institute of Structural Physics at the Technische Universität Dresden.


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Published Online: 2013-05-28
Published in Print: 2009-09-01

© 2009, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 30.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/120.110065/pdf
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