Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 1323-1337 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:019800015080132300

Etude rhéologique de l'influence de l'ordre et de la transformation ordre- désordre sur le fluage à haute température des solutions solides de surstructure du type B2. (Cu-Zn, Fe-Co, Ag-Mg, Fe3-Al et Ni-Al)

P. Delobelle, A. Mermet et C. Oytana

Laboratoire de Mécanique Appliquée associé au C.N.R.S., Faculté des Sciences et des Techniques de Besançon, Route de Gray, 25030 Besançon Cedex, France

Abstract
Creep of ordered and disordered polycrystalline solid solutions with a B2 structure is studied to account for the influence of crystallographic order on the rheological properties of these materials. The equiatomic (or close to) solutions Cu-Zn, Fe-Co-2 V and Ag-Mg have been tested and the results about Ni-Al and Fe3-Al gathered from literature have been used. The modified Dorn equation εs kT/DGb = CΦ( S) f(σ/G) is used ; here, Φ(S) represents the dependence of creep on the long range order parameter S. It is shown that such a relationship is relevant, the crystallographic order having no influence on f(σ/G). If f(σ/G) takes the classical form α(σ/G)n, n is shown to increase from 3.3 to 10 with (σ/G). To determine Φ( S), the curves of M = Ln (εs kT/DGb) versus (1/ T) with constant (σ/G) are drawn for every alloy. It is so checked that for disordered solution an horizontal line is obtained. On the contrary, for the ordered phases, a steep variation of M occurs near the critical temperature Tc when 0 ≤ S ≤ 0.6. This phenomenon vanishing for S > 0.6. The measurements of the internal stresses σi performed on Cu-Zn and Fe-Co displays a similar effect, σi falling rapidly in the neighbourhood of T c. A model, lying on general considerations on the physics of creep and on the structure of superdislocations in such alloys leads to Φ( S) = exp - A(h, k, l, V1) SP/kT. To allow the comparison, for the whole set of alloys, between the energies given by the experimental plot of Ln M versus (1/T) and those foreseen by this model, Φ( S) is then written as a function of the reduced temperature (T/ Tc), and so curves can be calculated from the above models for the different values of P ; it is found that the experimental points fit one of these curve, the P value depending on the (hkl) set of planes considered. For instance to (110) is associated P = 2, value which has often been reported for the variations of the A.P. boundary energy versus S. The internal stress varies as a power function of Φ-1(S) and seems to represent the opposition to the superdislocation motion.

Résumé
On étudie le fluage des phases polycristallines ordonnées et désordonnées de quelques alliages à surstructure de type B2, pour mettre en évidence l'éventuelle influence de l'ordre sur les propriétés rhéologiques de ces matériaux. Les solutions équiatomiques (ou proches) Cu-Zn, Fe-Co-2 V et Ag-Mg ont été testées et les résultats de la littérature sur Ni-Al et Fe3-Al utilisés. On utilise une généralisation de l'équation de Dom εs kT/DGb = CΦ( S) f(σ/G), dans laquelle Φ(S) tient compte du rôle du degré d'ordre à longue distance S. Nous montrons qu'une telle forme est justifiée, l'ordre ne jouant pas sur f(σ/G). Si l'on écrit f(σ/G) sous la forme classique α(σ/ G)n, on montre que n croît de 3,3 à 10 avec (σ/ G). Pour expliciter Φ(S), on trace pour chacun de ces alliages M = Ln (εs kT/DGb) à (σ/G) constant en fonction de l'inverse de la température. On vérifie que pour les solutions désordonnées on obtient une horizontale. Par contre pour les phases ordonnées, il se produit une brusque variation de M près du point critique T c lorsque 0 ≤ S ≤ 0,6, cet effet s'estompant progressivement pour S > 0,6. Les mesures des contraintes internes σi effectuées sur Cu-Zn et Fe-Co présentent un effet analogue, σi chutant brusquement au voisinage de Tc. Un modèle fondé sur des concepts généraux de la physique du fluage à haute température et sur la morphologie des superdislocations dans ce type d'alliage permet de montrer que Φ( S) = exp - A(h, k, l, V1) SP/kT . Pour confronter, sur l'ensemble de ces alliages, les énergies obtenues expérimentalement par la pente des courbes Ln M = f(1/T) avec les valeurs prévues par ce modèle, on développe Φ(S) en fonction de la température réduite T/Tc, des courbes différentes étant obtenues pour différentes valeurs de P. Pour un plan (hkl) considéré, l'ensemble des points se situe sur une même courbe, par exemple pour (110), on trouve P = 2, valeur très souvent rapportée pour les variations de l'énergie de paroi antiphase avec l'ordre. La contrainte interne mesurée semble refléter la résistance au mouvement des superdislocations et varie comme une fonction puissance de l'inverse de Φ(S).

PACS
0130R - Reviews and tutorial papers: resource letters.
6150K - Crystallographic aspects of polymorphic and order disorder transformations.
6170L - Slip, creep, internal friction and other indirect evidence of dislocations.
6220H - Creep.
8130H - Constant composition solid solid phase transformations: polymorphic, massive, and order disorder.
8140L - Deformation, plasticity and creep.

Key words
aluminium alloys -- cobalt alloys -- copper alloys -- creep -- iron alloys -- long range order -- magnesium alloys -- nickel alloys -- order disorder transformations -- reviews -- rheology -- silver alloys -- slip -- solid solutions -- vanadium alloys -- zinc alloys -- Cu Zn -- Fe Co -- Ag Mg -- Fe sub 3 Al -- Ni Al -- disordered polycrystalline solid solutions -- crystallographic order -- rheological properties -- Fe Co 2 V -- long range order parameter -- internal stress -- superdislocation motion -- ordered solid solution -- order disorder transformation