Dislocation Cell Formation in Metals

Abstract

It is shown by an analysis similar to that for the spinodal decomposition of a supersaturated solution that an array of dislocations, modelled by parallel screw dislocations, of uniform density, is unstable; the dislocations move to form a structure having a modulated dislocation density. It is suggested that the instability grows ultimately into a dislocation cell structure and that the cell size is given by the dominant wavelength of the density modulation. This wavelength λm is found to be proportional to ρ−1/2 and furthermore the wavelength is given by λm ≈ Kc·ρ−1/2=rc, where Kc is a constant, ρ is the dislocation density and rc is defined as a dislocation-dislocation interaction distance. Data in the literature relating to cell size are shown to support this result. Restrictions on the applicability of the analysis are discussed.

Statistical dynamics of dislocation systems: The influence of dislocation-dislocation correlations

“…Kratochvil proposed to describe spatial interactions in terms of nonlocal expressions either for the flow stress evolution in general ͑''nonlocal hardening''͒ 5 or, more specifically, for the sweeping of edge dislocation dipoles by moving screw dislocations. 6 In one of the earliest papers on the subject, Holt 7 used an irreversible thermodynamics framework and related the formation of ordered patterns to the minimization of elastic energy. In this approach dislocation pair correlations had to be introduced phenomenologically in order to obtain a well-defined energy functional.…”

Deformation Structure of Metals an TDT Diagrams

“…Пред-полагается, что определенное значение должны иметь скорость де-формации и схема напряженного состояния. В работе [9] с исполь-зованием математического аппарата, развитого для спинодального распада пересыщенных твердых растворов, было показано, что движущей силой перестройки, вызывающей образование модулиро-ванной структуры, является уменьшение общей упругой энергии сис-темы за счет взаимодействия дислокаций противоположного знака. Конечным результатом такой перестройки оказывается формирова-ние ячеистой структуры с размером ячейки…”

“…Если перестройка дислокационной структуры обусловлена энерге-тическим критерием, динамика такой перестройки определяется свойствами самого материала и, в частности, величиной энергии дефекта упаковки [3,9]. Как известно, энергия дефекта упаковки яв-ляется физическим параметром, в значительной степени опреде-ляющим строение ядра дислокации и возможность ее диссоциации на частичные дислокации, подвижность последних и обусловливает склонность всей дислокации к поперечному скольжению и т. д. Лег-кость поперечного скольжения винтовых компонент дислокаций оп-ределяет во многом различие в механическом поведении металлов с разной энергией дефекта упаковки и, в частности, например, ме-таллов с ГЦК-и ОЦК-решетками.…”

“…В процессе роста при деформации общей плотности дислока-ции равномерное (хаотическое) распределение дислокаций проти-воположных (!) знаков с какого-то момента деформации становится энергетически невыгодным, и дислокации начинают перестраивать-ся с образованием «модулированной структуры» (согласно Хольту [9]), т. е. участков с низкой и высокой плотностью дислокаций (в структуре соответственно наблюдаются сплетения и клубки дисло-каций).…”

Development of nanocrystalline structure in Cu during friction stir processing (FSP)

“…2a, the location closed to the pin-stir zone interface. Based on the Holt's prediction [15], the relationship between the DC size (d DC ) and the applied shear stress ( ) for OFHC copper is [16]:…”