Studium kolektivního chování defektů krystalové mříže metodou akustické emise

Abstract

Portevinův-Le Chatelierův jev je makroskopická, prostorově-časová nestabilita plastické deformace a objevuje se v některých průmyslově důležitých slitinách, např. na bázi železa, hliníku nebo hořčíku, jsou-li tyto materiály deformovány při vhodné teplotě a s vhodnou deformační rychlostí. Efekt se projevuje na deformačních křivkách jako opakované spády napětí, odpovídající lokalizovaným událostem plastické deformace v materiálu. Jev tak demonstruje, že při plastické deformaci dochází ke kooperativnímu pohybu dislokací, které jsou čárovými poruchami mikrostruktury. Studium kolektivních (nelineárních) aspektů dislokační dynamiky má velký význam pro pochopení zákonitostí plastické deformace a přináší i významný aplikační potenciál pro design moderních strukturních materiálů. Při kolektivním pohybu dislokací dochází k vzájemné interakci napěťových polí defektů krystalové mříže, a tím i k uvolnění mechanické energie v podobě elastických vln. Pro detekci těchto vln lze s výhodou využít metodu akustické emise.

The Portevin-Le Chatelier effect is a macroscopic, spatio-temporal instability of plastic deformation. This phenomenon appears in some industrially important metallic alloys, e.g. based on iron, aluminum or magnesium if these materials are deformed at suitable temperature and strain rate. The effect is manifested as stress fluctuations (serrations) on deformation curves, which corresponds to macroscopic and localized events of plastic deformation in the material. It demonstrates a nonlinear cooperative motion of dislocations (line defects of the microstructure) during plastic deformation. Study of nonlinear aspects of dislocation dynamics is of great importance for understanding the patterns of plastic deformation. It also brings a considerable application potential for the design of novel structural materials. By the collective motion of dislocations the stress fields of the structural defects interact and release mechanical energy in form of elastic waves. These waves can easily be detected by the acoustic emission technique.