J. Phys. France 36, 823-833 (1975)
DOI: 10.1051/jphys:01975003609082300

Exhaustion mechanisms in the Preyield domain of niobium single crystals at low temperatures

A. Boudet et L.P. Kubin

Laboratoire d'Optique Electronique du C.N.R.S. B.P. 4007, 31055 Toulouse Cedex, France

Abstract
Pure niobium single crystals were tested by tension and by stress-relaxation at stresses below the macroscopic yield stress and at temperatures between 4.2 and 70 K. The slope of the stress-strain curve and the amount of stress relaxation were investigated as a function of the nature and density of dislocations initially present in the sample. In the preyield domain the dislocation mobility was found to be governed by a thermally activated phenomenon associated to an exhaustion mechanism. This behaviour was quantitatively discussed in a model, in which edge dislocations undergo fragmentation, when the stress increases, as a result of their interaction with interstitial impurities.

Résumé
Des monocristaux de niobium de haute pureté ont été déformés en tension et par relaxation des contraintes dans le domaine préplastique à des températures comprises entre 4,2 et 70 K. La pente de la courbe de déformation et la chute de charge pendant une relaxation des contraintes ont été étudiées en fonction de la nature et de la densité des dislocations initialement présentes dans l'échantillon. Il a été montré que dans le domaine préplastique le mouvement des dislocations est gouverné par une interaction thermiquement activée associée à un mécanisme exhaustif. Ces résultats sont quantitativement décrits par l'interaction avec les impuretés interstitielles de dislocations de type coin dont la longueur subit une fragmentation au cours de leur mouvement.

PACS
4635 - Viscoelasticity, plasticity, viscoplasticity.
6172 - Defects and impurities in crystals; microstructure.
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
8140L - Deformation, plasticity, and creep.

Key words
dislocations -- niobium -- plastic deformation -- stress relaxation -- stress strain relations