Effet Bauschinger lors de la plasticité cyclique de l'aluminium pur monocristallin

(Reçu le 19 juillet 1991, révisé le 13 mars 1992, accepté le 30 mars 1992)

Abstract
This paper is concerned with the study of microscopic mechanisms which control the cyclic deformation of pure aluminium and especially with the analysis of the Bauschinger effect which appears in aluminium single crystals deformed by cyclic straining. Fatigue tests are performed on Al single crystals with the crystal axis parallel to [ 23] at room temperature, at plastic shear strain amplitudes in the range from 10^-4 to . Mechanical saturation is not obtained at any strain level. Instead, a hardening-softening-secondary hardening sequence is found. The magnitude of the Bauschinger effect as the difference between yield stresses in traction and in compression, changes all along the fatigue loop and during the fatigue test. The Bauschinger effect disappears at two points of the fatigue loop, one in the traction part, the other in the compression one. At these points, the Bauschinger effect is inverted. Dislocation arrangement evolutions with fatigue conditions can explain the cyclic behaviour of Al single crystals. An heterogeneous dislocation distribution can be observed in the cyclically strained metal : dislocation tangles, long dislocation walls and dislocation cell walls, separated by dislocation poor channels appear in the material as a function of the cycle number. The long range internal stress necessary to ensure the compatibility of deformation between the hard and soft regions controls the observed Bauschinger effect.

Résumé
Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude des mécanismes microsocopiques intervenant lors de la déformation cyclique de l'aluminium pur et concerne en particulier l'analyse de l'effet Bauschinger apparaissant au cours de la solliciation cyclique des monocristaux. L'étude a été menée à température ambiante sur des monocristaux d'aluminium pur orientés pour un glissement simple (axe [ 23] ), à des amplitudes de déformation plastique comprise entre 10^-4 et quelques 10^-3. Nous n'avons pas obtenu de véritable saturation mécanique. Nous sommes en présence d'une séquence durcissement-adoucissement-durcissement secondaire. L'amplitude de l'effet Bauschinger considéré comme la différence entre les limites élastiques en traction et en compression mesurées selon une procédure appropriée, évolue le long d'une boucle de fatigue, s'annule pour deux points particuliers l'un en traction l'autre en compression. De part et d'autre de ces points, le signe de l'effet Bauschinger est inversé. Les microstructures des états fatigués sont caractérisés par une répartition hétérogène des dislocations constituée d'amas, de murs ou des parois, suivant le degré de déformation cyclique, séparés par des zones à faible densité de dislocations. Les contraintes internes liées aux incompatibilités de déformation résultant de cette répartition hétérogène des dislocations sont à l'origine de l'effet Bauschinger observé dans les monocristaux. Ces contraintes et l'évolution de la quantité de cellules de dislocations avec la fatigue expliquent le durcissement secondaire.