The estimation of dislocation densities in metals from X-ray data

Recent work has shown that substructures are formed within the grains of a cold-worked polycrystalline metal. In this paper, methods are described by which the density of the excess dislocations of one sign in the boundaries between the particles can be found from data obtained from X-ray diffraction photographs. The methods may be extended to give estimates of the excess and total dislocation densities within the particles and the densities in annealed metals. The results for both cold-worked and annealed metals show that the present estimates are less than the usually accepted values. The discrepancy in the case of the cold-worked metals could be due to a different distribution of dislocations in the boundaries which may not be detected by the existing X-ray methods; however a strict comparison cannot be made until more reliable data are available from other physical measurements. It is shown that the usually accepted figure for the dislocation density in annealed metals has no theoretical or experimental support and that the dislocation density in some metal crystals may be very much less. Des travaux récents ont montrés, que lors de l'écrouissage des métaux polycristallins, il y a formation d'une sous-structure. Dans cet article, certaines méthodes sont décrites, au moyen desquelles il est possible d'évaluer l'excès des dislocations d'un signe donné dans les joints de la sous-structure, en partant des données obtenues des photographies de diffraction des rayons X. Ces méthodes peuvent être étendues pour permettre l'évaluation de l'excès et de la densité totale des dislocations au sein de la sous-structure, ainsi que les densités dans les métaux recuits. Les résultats obtenus pour les métaux écrouis et recuits montrent, que les présentes estimations donnent des valeurs inférieures à celles, qui sont généralement accéptées. Dans le cas des métaux écrouis, la différence peut être due à une distribution différente des dislocations dans les joints, qui ne peut pas être dècelée au moyen des méthodes existantes à l'heure actuelle dans le domaine des rayons-X; il est, cependant, impossible de faire des comparaisons correctes avant d'avoir des données plus sûres, provenant d'autres mesures physiques. Il est montré, que les chiffres généralement acceptés pour la densité des dislocations dans des métaux recuits ne sont confirmés ni par la théorie ni par l'expérience, et que la densité des dislocations peut, dans certains cristaux métalliques, être de beaucoup inférieure à ces valeurs. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass innerhalb der Kristallite eines kaltbearbeiteten Metals “Mosaikblöcke” entstehen; in der vorliegenden Arbeit werden Methoden beschrieben, mit Hilfe derer die Dichte der überzähligen Versetzungen eines Vorzeichens in den Grenzen zwischen den Mosaikblöcken auf Grund von Röntgenfeinstrukturdaten gefunden werden kann. Diese Methoden können auf die Abschätzungen der Dichte der überzähligen und der gesamten Versetzungen innerhalb der Mosaikblöcke und der Versetzungsdichte in geglühten Metallen ausgedehnt werden. Die Ergebnisse sowohl für kaltbearbeitete als auch geglühte Metalle zeigen, dass die angegebenen Schätzungen geringer als die üblicherweise angenommenen Werte sind. Der Unterschied im Falle der kaltbearbeiteten Metalle könnte auf eine andere Verteilung der Versetzungen an den Blockgrenzen zurückzuführen sein, die mit den heutigen Röntgenmethoden nicht nachweisbar ist. Ein strenger Vergleich kann jedoch solange nicht angestellt werden, als nicht zuverlässigere Daten aus anderen physikalischen Messungen zur Verfügung stehen. Es wird gezeigt, dass die allgemein zitierten Werte der Versetzungsdichte von geglühten Metallen weder theoretisch noch experimentell fundiert ist, und dass die Versetzungsdichte einiger geglühter Metalle sehr wohl viel geringer sein kann.