A constitutive description of the deformation of copper based on the use of the mechanical threshold stress as an internal state variable

The axisymmetric deformation behavior of 0.9999 Cu is investigated at strain rates from 10 −4 to 10 4 s −1. The variations of the flow stress and of the mechanical threshold stress (the flow stress at 0 K), which is used as an internal state variable, with strain rate and strain are measured. The experimental results are analyzed using a model proposed by Kocks and Mecking: results at constant structure are described with thermal activation theory; structure evolution (strain and strain rate evolution of the mechanical threshold stress) is treated by the sum of dislocation generation and dynamic recovery processes. A significant result is that the athermal dislocation accumulation rate, or Stage II hardening rate, becomes a strong function of strain rate at strain rates exceeding 10 3 s −1. This leads to the apparent increased strain rate sensitivity seen in a plot of flow stress at a given strain vs the logarithm of strain rate. An explanation is proposed for the strain rate dependence of this initial strain hardening rate based on the limiting dislocation velocity and average distance between obstacles. Nous étudions la déformation de symétrie axiale d'un cuivre 4N pour des vitesses de déformation allant de 10 −4 s −1 à 10 4 s −1. En fonction de la vitesse de déformation et de la déformation, nous mesurons les variations de la contrainte d'écoulement et de lac̃ontrainte seuil mécanique (la contrainte d'écoulement à OK) que l'on utilise comme variable d'état interne. Nous analysons les résultats expérimentaux à l'aide d'un modèle proposé par Kocks et Mecking: les résultats à structure constante sont décrits par une théorie d'activation thermique; l'évolution de la structure (évolution du seuil de contrainte mécanique en fonction de la déformation et de la vitesse de déformation) est traitée par la combinaison des mécanismes de création des dislocations et de restauration dynamique. Un résultat important est à soulingner: la vitesse d'accumulation athermique des dislocations, ou vitesse de consolidation du stade II, commence à dépendre fortement de la vitesse de déformation pour des vitesses de déformation supérieures à 10 3s −1. Ceci conduit à l'influence apparente accrue de la vitesse de déformation que l'on observe sur les courbes de la contrainte d'écoulement à déformation donnée en fonction du logarithme de la vitesse de déformation. Nous proposons une explication de l'influence de la vitesse de déformation sur la vitesse de consolidation initiale, ex