Transport de la plasticité des dislocations dans un dual

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 2829 (2023) Citer cet article

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Comprendre la déformation coordonnée de plusieurs phases sous contrainte appliquée est crucial pour la conception structurelle d’alliages avancés biphasés ou multiphasés. Dans cette étude, des tests de traction au microscope électronique à transmission in situ ont été effectués pour étudier les comportements des dislocations et le transport de la plasticité des dislocations lors de la déformation d'un alliage Ti-10 (% en poids) Mo biphasé ayant une phase α hexagonale compacte. et phase β cubique centrée sur le corps. Nous avons démontré que la plasticité des dislocations préférait se transmettre d'une phase alpha à une phase alpha le long de l'axe longitudinal de chaque plaque, quel que soit l'endroit où les dislocations se sont formées. Les intersections de différentes plaques α ont fourni une concentration locale de contraintes qui a facilité le lancement d'activités de dislocation à partir de là. Les dislocations ont ensuite migré le long de l'axe longitudinal des plaques α et ont également transporté la plasticité des dislocations d'une plaque à l'autre à travers ces intersections. Étant donné que les plaques α sont réparties dans différentes orientations, des glissements de dislocation se sont produits dans plusieurs directions, ce qui est bénéfique pour une déformation plastique uniforme du matériau. Nos tests mécaniques sur micropiliers ont en outre démontré quantitativement que la distribution des plaques α et les intersections des plaques α – α jouent un rôle important dans le réglage des propriétés mécaniques du matériau.

Pour améliorer les propriétés mécaniques des matériaux, des structures biphasées et multiphasées sont fréquemment développées et fabriquées1. La combinaison de différentes phases serait bénéfique pour les performances globales du matériau car chaque phase possède des structures et des propriétés distinctes2,3. En conséquence, les alliages constitués de deux phases ou plus ont été largement utilisés dans des industries essentielles, notamment l’aérospatiale et l’ingénierie industrielle4,5.

Deux caractéristiques mécaniques essentielles qui ont un impact direct sur le fonctionnement des matériaux multiphasés en service sont la résistance et la plasticité6,7. Notamment, la manière dont la déformation plastique est transportée à travers les différentes phases lorsqu’une contrainte est appliquée est intimement liée à la résistance et à la plasticité8,9. Étant donné que les différentes phases ont une déformabilité variable, il est toujours très intéressant de comprendre comment plusieurs phases s'adaptent ensemble à la déformation plastique pour des matériaux comprenant deux phases ou plus. Il y a eu de nombreuses tentatives pour mettre fin à cette relation. Edalati et coll. examiné le comportement des structures cubiques à faces centrées (FCC) et cubiques centrées sur le corps (BCC) sous torsion à haute pression à l'aide d'un alliage AlFeCoNiCu biphasé. Au cours de la déformation plastique, des jumeaux et des défauts d'empilement sont apparus dans le FCC, tandis que des glissements de luxation se sont produits dans le BCC10. Selon les recherches de Tu et al., la ferrite était cruciale pour la déformation de l’acier des pipelines à deux phases bainite-ferrite polygonale. Les systèmes de glissement de {123} 〈111〉 et {112} 〈111〉 ont été initialement activés en ferrite. Plus tard, la concentration des déformations a provoqué l'observation du glissement d'un nouveau système de glissement {110} 〈111〉 dans les phases bainite et ferrite, ce qui était censé être une preuve du transit de déformation de la ferrite à la bainite11. Les alliages de titane commerciaux sont principalement constitués de phase α avec une structure hexagonale compacte (HCP) et de phase β avec une structure BCC. Généralement, les deux phases sont transformées en plaques. Généralement, la phase α se déforme avant la phase β puisque la phase α est considérée comme plus douce. La déformation de la phase β se produit plus tard, ce qui devrait se coordonner avec les plaques α déformées pour s'adapter à la déformation 12,13. Cependant, le processus réel de transport de la déformation plastique au sein de cette structure à deux phases n’a pas encore été révélé.

Dans le présent article, des tests de déformation au microscope électronique à transmission (TEM) in situ ont été effectués pour observer directement le glissement des dislocations dans la structure à deux phases de l'alliage de titane. Il a été constaté que les dislocations se déplaçaient le long des directions longitudinales de la plaque pendant la phase α. L'intersection de différentes plaques α a généré certains points avec une concentration locale de contraintes qui ont facilité le transfert des activités de dislocation d'une plaque à l'autre. La plupart des luxations transférées se sont déplacées dans le sens longitudinal et certaines ont glissé dans plusieurs directions. En raison des orientations variables des plaques α, la génération de glissements de dislocation peut s'effectuer dans plusieurs directions, ce qui bénéficierait d'une déformation plastique homogène.