The use of hydrogenated nickel as a model system for studying solute-dislocation interactions

Utilisation du nickel hydrogéné comme système modèle dans l’étude des interactions soluté-dislocations

Centre SMS, CNRS PECM, Ecole Nationale Supérieure des Mines, 158 Cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne cedex 02, France. E-mail : girardin@emse. fr

Abstract

The effect of hydrogen on tensile tests of nickel and binary nickel – 16 wt. % chromium alloy is analysed in terms of solute drag phenomenon. Static Strain Ageing experiments are used to measure the saturated dislocation pinning force as a function of the H concentration. First order hydrogen-dislocation interactions cause a shielding of the pair interactions between edge dislocations. The influence of this screening effect is analytically evaluated on the self-energy and line tension of curved dislocations, the critical force for the expansion of a dislocation loop and the dissociation mechanism. These results are used to interpret experimental results on the plastic flow of hydrogen-charged nickel single crystals oriented for easy glide.

This study illustrates the mechanisms of H-dislocation interactions and their consequences on the different contributions of hydrogen to the flow stress of nickel.

Résumé

L’effet de l’hydrogène sur le comportement en traction du nickel et d’un alliage binaire nickel – 16 % de chrome est analysé en terme de traînage des atmosphères de soluté. Les essais de vieillissement statique sont utilisés pour mesurer la force d’épinglage à saturation en fonction de la teneur en hydrogène. Au premier ordre, les interactions hydrogène-dislocation provoquent un écrantage des interactions de paires entre dislocations coins. L’influence de cet effet d’écrantage sur l’énergie de ligne et la tension de ligne est étudiée analytiquement, ainsi que les conséquences sur les mécanismes d’expansion de boucles de dislocations et de dissociation. Ces résultats sont alors utilisés pour interpréter les résultats expérimentaux obtenus sur le comportement en traction de monocristaux de nickel hydrogéné orientés pour glissement simple.

Cette étude illustre les mécanismes d’interaction H-dislocations et leurs conséquences sur les différentes contributions de l’hydrogène à la contrainte d’écoulement du nickel.