Dislocation arrangements in tantalum single crystals deformed in tension at 373°K

The dislocation structure in tantalum single crystals deformed in tension to various strains at 373°K has been investigated by transmission electron microscopy. Foils were prepared by a disc technique and various sections were analyzed at each strain. In stage I of the stress-strain curve tangles of dislocations are observed lying parallel to the slip plane; these tangles contain many straight screw dislocations and a high density of dislocation loops. In stage II the tangles tend to become linked together to form walls of dislocations approximately parallel to the slip plane. Misorientations across the walls become increasingly apparent as the crystals are deformed further into stage II and stage III. It is suggested that the walls are small-angle boundaries formed when short-range secondary slip occurs to reduce the long-range stresses at the ends of slip lines. Accordingly a high density of secondary dislocations is observed. The flow stress is found to be proportional to the square root of the total dislocation density. Dislocation reactions in b.c.c. metals are analyzed and a quantitative theory of stage II hardening is developed based on the cell formation theory of Hirsch. Les auteurs ont étudié en microscopic électronique par transmission la structure des dislocations dans des monocristaux de tantale déformés par traction jusqu'á diverses déformations à 373°K. Les lames métalliques minces sont préparées par une technique de disque et plusieurs échantillons sont analysés pour chaque déformation. Dans le stade I de la courbe tension-déformation, on observe des écheveaux de dislocations situés parallèlement au plan de glissement; ces écheveaux contiennent beaucoup de dislocations-vis rectilignes et une grande densité de boucles de dislocations. Dans le stade II, les écheveaux tendent à se réunir pour former des frontières de dislocations approximativement parallèles au plan de glissement. Des désorientations au travers des frontières sont de plus en plus apparentes lorsque les cristaux sont déformés plus avant dans le stade II et le stade III. Les auteurs suggèrent que les frontières sont des frontières à petits angles formées lorsque le glissement secondaire à courte distance apparaît pour réduire les tensions à longue distance aux extrémités des lignes de glissement. En conséquence, on observe une haute densité de dislocations secondaires. La limite élastique est proportionnelle à la racine carrée de la densité totale de dislocations. Les auteurs analysent les réactions de dislocations dans les métaux corps centrés et développent une théorie quantitative du stade II du durcissement basée sur la théorie de Hirsch de formation de cellules. Die Versetzungsstruktur von bei 373°K zugverformten Tantaleinkristallen wurde für verschiedene Verformungsgrade im Elektronenmikroskop untersucht. Die dünnen Folien wurden mit Hilfe eines Scheibenverfahrens hergestellt. Bei jedem Verformungsgrad wurden mehrere Schnitte untersucht. Im Bereich I der Verfestigungskurve beobachtet man Versetzungsstränge parallel zur Gleitebene. Diese Stränge enthalten zahlreiche gerade Schraubenversetzungen und eine hohe Dichte von Versetzungsringen. Im Bereich II tendieren die Stränge zur Verbindung untereinander unter Bildung von Versetzungswänden etwa parallel zur Gleitebene. Fehlorientierungen über die Wände hinweg erscheinen in zunehmendem Maβe bei weiterer Verformung der Kristalle in den Bereichen II und III. Bei den Wänden handelt es sich vermutlich um Kleinwinkelgrenzen, die sich bilden, wenn eine kurzreichende Sekundärgleitung zur Verminderung der weitreichenden Spannungsfelder an den Enden von Gleitlinien auftritt. Entsprechend wird eine hohe Dichte von Sekundärversetzungen beobachtet. Die Flieβspannung erweist sich als proportional zur Quadratwurzel aus der gesamten Versetzungsdichte. Die Versetzungsreaktionen in k.r.z. Metallen werden analysiert. Aufbauend auf die Zellbildungstheorie von Hirsch wird eine quantitative Theorie der Verfestigung im Bereich II entwickelt.