Propagative plastic instability: the Portevin-le Chatelier effect in the Al-Mg alloys?
Instabilité plastique propagative liée au phénomène Portevin-Le Chatelier dans les alliages aluminium-magnésium
Résumé
Among the manifestations of plastic flow instabilities, one of the most frequently observed is the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect. The PLC appears in form of deformation bands propagating a cross the specimen gauge length. It is widely accepted now that the PLC effect originates from the interaction between the mobile dislocations and the diffusing solute atoms, the so-called dynamique strain aging. The aim of this work is to study the characteristics of this plastic instability. The experimental results obtained in this study are mainly concerned with the conditions for the PLC effect occurance, the propagation velocity, the strain and strain rates in the bands. The tensile tests were carried out between -60°C and 100°C, in the Al-Mg alloys, for a wide range of stress and strain rates, in a soft and hard machine respectively. The evolution of incubation deformation Ec for the occurance of the PLC effect, shows that it goes through a transition point in the range of intermediate stress rates, from "normal" behavior to "inverse" behavior. The comparison between the experimental results and the theoretical models, shows that the "standard" model can explain the behavior of Ec at high stress rates. At low stress rates, the inverse behavior of Ec may result from the dynamic strain aging and the reprecipitation of solute atoms. The body of results obtained in this work expand the knowledge about the PLC effect, and help avoid their negative influence on the ductility and the formability of metals
aParmi les instabilités plastiques observées dans la déformation des alliages métalliques, le phénomène Portevin-le Chatelier (plc) est le plus couramment rencontre. Ce phénomène résulte d'un mécanisme de vieillissement dynamique du à l'interaction entre les atomes de solutés et les dislocations mobiles. Des effets de dissolution et reprécipitation en cours d'essai peuvent se superposer à ce mécanisme. La conséquence de ces interactions est la baisse de la sensibilité à la vitesse de déformation qui peut devenir négative. Le but du présent travail est l'étude des caractéristiques de l'instabilité plastique plc. Des essais de traction ont été effectues entre -60c et 100c, sur des alliages al-mg sollicites dans une large plage de vitesses de chargement sur deux types de machines: - machine souple ou la vitesse de contrainte est imposée. - machine dure ou la vitesse de déformation est imposée. L'effet plc se traduit par des bandes de déformation qui se propagent à travers l'éprouvette d'essai. Les résultats expérimentaux obtenus dans cette étude concernent essentiellement les vitesses de propagation, les déformations et les vitesses de déformation de ces bandes. L'examen de l'évolution des déformations critiques #c pour l'apparition du plc ou des vitesses de bande fait apparaitre que ces grandeurs passent par une transition dans le domaine des vitesses de sollicitation intermédiaires. La comparaison des résultats expérimentaux avec les approches théoriques qui tentent d'expliquer l'effet plc, montrent que les modèles de vieillissement dynamique rendent compte qualitativement de l'évolution de #c aux vitesses de chargement élevées. Aux faibles vitesses de sollicitation, le comportement inverse de #c résulte de la coexistence du vieillissement dynamique avec les effets de reprécipitation après dissolution. L'ensemble des résultats obtenus dans ce travail permet d'élargir les connaissances actuelles sur le phénomène plc et de mieux appréhender ses effets néfastes sur la formabilité des métaux
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