Micro and macro strain-induced damping and dislocation structures in tungsten and molybdenum single crystals

The connections between micro-macro strain behaviour, damping spectra and dislocation structures have been examined in four orientations (the three principals and the easy glide orientation) of high purity molybdenum and tungsten single crystals (RR = 10+) for molybdenum and RR = 5 × 104 for tungsten). The samples were deformed in compression at 300.550 and 600 K in microplastic (ϵ ∼- 10−4) and plastic (ϵ ∼- 10−2) ranges prior to internal friction measurements (between 30 and 800 K.) and to transmission electron microscopy examination. Several peaks have been revealed, in particular a peak on the low temperature side of the α peak (α' peak) and a peak around room temperature (γ' peak). A direct connection for molybdenum and tungsten has been established between stress-strain behaviour, dislocation structure and internal friction spectra:screw dislocations controlling plastic flow are directly involved in high temperature peaks mechanisms, nonscrew dislocations induce low temperature peaks. Our observations are very well explained by the double kink generation and kink diffusion models in nonscrew dislocations respectively for the α and α' peak, by the double kink generation and point defect impurity dislocation interaction models in screw dislocations respectively for the γ and β peaks and by the kink diffusion model in screw dislocations for the γ' peak (RT peak). Les relations entre le comportement de micro-macro déformation, le spectre d'amortissement et la structure des dislocations ont été examinés pour quatre orientations (les trois orientations principales et l'orientation de glissement facile) de monocristaux de molybdène et de tungstène de grande pureté (RR = 104) pour le molybdène et RR = 5.104 pour le tungstène). Les échantillons sont défomés en compression à 300,550 et 600 K dans les stades de microplasticité (ϵ ∼- 10−4) et de plasticité (ϵ ∼- 10−2) préalablement aux mesures de frottement interne (entre 30K et 800K.) et aux observations de microscopie électronique. Différents pics ont été mis en évidence, notamment un pic situé sur le coté basse température du pic α (pic α') et un pic à la température ambiante (pic γ'). Une relation directe a été établie pour le molybdène et pour le tungstène entre le comportement contrainte-déformation, la structure des dislocations et le spectre de frottement interne: les dislocations vis controlant la consolidation entrent directement dans le mécanisme des pics situés à haute température, les dislocations non vis induisent les pics situés à basse température. Nos résultats sont parfaitement compatibles avec les modèles de génération de doubles kinks et de diffusion de kinks sur les dislocations non vis respectivement pour les pics α et α', avec les modèles de génération de doubles kinks et d'interaction défaut ponctuel/impureté—dislocation sur les dislocations vis respectivement pour les pics γ and β, et avec le modèle de diffusion de kinks sur les dislocations vis pour le pic γ' (pic à la température ambiante). An hochreinen Molybdän- und Wolframeinkristallen (RR = 104) für Molybdän und RR = 5 × 104 für Wolfram) wurden die Zusammenhänge zwischen Mikro-Makro-Dehnverhalten, Dämpfungsspektron und Versetzungstrukturen an vier Kristallorientierungen (die drei Hauptorientierungen und die Einfachgleitorientierung) untersucht Die Proben wurden im Druckversuch bei 300, 550 und 600 K. in den mikroplastischen (ϵ ∼- 10−4) und plastischen ϵ ∼- 10−2 Bereich verformt und danach mittels innerer Reibung (zwischen 30 und 800 K) und Durchstrahlungselektronenmikroskopie untersucht. Es wurden mehrere Maxima aufgefunden, insebesondere eines auf der Tieftemperaturseite des α-Maximums (α'-Maximum) und eines um Raumtemperatur (γ'-Maximum). Zwischen Spannungs-Dehnungs-Verhalten, Versetzungsstruktur und dem Spektrum der inneren Reibung lieβ sich ein direkter Zusammenhang herstellen: die Schraubenvelsetzungen, die das plastische Flieβen kontrollieren, hängen direkt mit dem Mechanismus der Hochtemperaturmaxima zusammen, die Nichtschraubenversetzungen erzeugen Maxima bei tiefer Temperatur. Unsere Beobachtengen lassen sich sehr gut mit Modellen der Doppelkinkerzeugung für das ϵ-Maximum und der Kinkdiffusion für das ϵ'-Maximum in Nichtschraubenversetzungen erklären, mit der Doppelkinkerzeugung für das γ-Maximum und der Punktdefekt/Verunreinigungs-Versetzungs-Wechselwirkung für das β-Maximum in Schraubenversetzungen und mit dem Kinkdiffusionsmodell in Schraubenversetzungen für das γ'-Maximum (Raumtemperaturmaximum).