Viscous creep of aluminum near its melting temperature

• Published in: Acta metallurgica 1957-01, Vol.5 (11), p.654-665
• Main Authors: Harper, J, Dorn, J.E
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(57)90112-8

The creep of pure polycrystalline aluminum was studied at low stresses, and temperatures near the melting point. It was found that at stresses between 3 and 13 lb/in 2 the secondary creep rate varied linearly with the stress, whereas at slightly higher stresses, the creep rate increased with the fourth power of the stress. The activation energy for creep was determined to be about 35,500 calories per mole over the entire stress range. The low stress creep results in the range of “viscous” creep were analysed from the viewpoint of the Nabarro-Herring model for stress directed self-diffusion of vacancies, and it was found that the experimental creep rates were about one thousandfold greater than those predicted theoretically. This factor plus additional experimental observations on the displacements of markers at grain boundaries, and on creep recovery upon removal of the stress led to the conclusion that the Nabarro-Herring model does not apply to the case of aluminum, and that creep occurs by a dislocation climb mechanism at all stresses considered. Les auteurs étudient le nuage sous faibles charges de l'aluminium pur polycristallin à des températures voisines du point de fusion. Ils trouvent que pour des tensions comprises entre 3 et 13 psi, la vitesse secondaire du fluage varie linéairement avec la tension, tandis que pour des tensions légèrement supérieures la vitesse du fluage augmente avec la quatrième puissance de la tension. L'énergie d'activation du fluage est égale à environ 35.500 calories par mole pour tout le domaine des tensions. Les auteurs analysent les résultats obtenus sous faibles charges dans le domaine du fluage visqueux sur la base du modèle de Nabarro-Herring pour la diffusion propre des lacunes sous l'action des tensions. Ils trouvent que les vitesses expérimentales du fluage sont environ mille fois supérieures à celles suggérées par la théorie. Ce facteur ainsi que des observations expérimentales sur les déplacements des traceurs aux joints des grains et sur la relaxation lors de la suppression de la charge appliquée, conduisent à la conclusion que le modèle de Nabarro-Herring n'est pas applicable dans le cas de l'aluminium et que le fluage a lieu par un mécanisme de montée des dislocations pour toutes les tensions considérées. An reinem, vielkristallinem Aluminium wurde das Kriechen bei kleinen Spannungen und Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes untersucht. Dabei wurde gefunden, dass die Geschwindigkeit des sekundären Kriech