J. Phys. France 40, 389-401 (1979)
DOI: 10.1051/jphys:01979004004038900

Slip initiation in iron-silicon single crystals : a study by conventional and synchrotron X-Ray topography

J. Miltat¹ et D.K. Bowen<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides , Bât. 510 and Laboratoire LURE, Bât. 209c, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
²  Department of Engineering, University of Warwick, Coventry, United Kingdom

Abstract
The initiation of plastic deformation in silicon iron single crystals has been observed by means of X-ray topography. Two techniques have been used : conventional X-ray topography (Lang Method) and white beam synchrotron X-ray topography (SRT) at LURE-DCI. The experiments aimed at revealing the influence of samples surface orientation upon the choice of slip systems in relatively massive alloy crystals. Two types of tensile specimens, both with the same tensile axis, ideally oriented for (101) [111] slip were therefore deformed : in type A samples, the primary Burgers vector [111] is at a small angle (16°) to the surface whereas the angle is fairly large (43°) in type B specimens. Type A samples behave as expected. Their slip systems are (101) [111] primary and (101) [111] secondary, in agreement with the values of Schmid factors. On the contrary, type B samples exhibit a complex behaviour. The slip plane is definitely (101) but the analysis of topographs contrast seems to indicate that two Burgers vectors are active from the onset of plastic deformation, namely [111] and [111]. White beam SRT appears to be an invaluable tool for in situ deformation studies. Decent images of highly deformed samples may be obtained. The development of a kink band could thus be monitored.

Résumé
Des échantillons monocristallins de fer-silicium ont été déformés in situ en tension et observés par topographie aux rayons X. Deux techniques d'observation ont été utilisées : la topographie conventionnelle (méthode de Lang) et la topographie en faisceau blanc, la source de rayonnement étant l'anneau de stockage de LURE-DCI. Ces expériences visent à mettre en évidence l'influence de l'orientation des surfaces des échantillons sur le choix des systèmes de glissement. Aussi deux types d'échantillons, d'axe de traction commun orienté idéalement pour un glissement (101) [111], ont-ils été déformés. Les échantillons de type A sont tels que le vecteur de Burgers principal fait un angle faible (16°) avec la surface, tandis que cet angle est fort (43°) pour les échantillons de type B. Le comportement des échantillons de type A est conforme à la prédiction, à savoir, le système de glissement primaire est bien (101) [111] et le système secondaire (101) [111], conformément aux valeurs des facteurs de Schmid. En revanche, les échantillons de type B présentent un comportement complexe : le plan de glissement primaire est, comme pour les échantillons A, (101), mais l'analyse des topographies suggère que deux vecteurs de Burgers sont actifs dès le début de la déformation, à savoir, [111] et [111 ]. La topographie en faisceau blanc apparaît comme un outil privilégié pour ce type d'études. Elle permet en particulier d'imager des cristaux ayant subi une déformation importante. Ainsi, l'apparition d'un pliage a-t-elle pu être observée.

PACS
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
8140L - Deformation, plasticity, and creep.

Key words
dislocations -- iron alloys -- plastic deformation -- silicon alloys -- slip -- X ray diffraction examination of microstructure