Plastic deformation of single crystal ice

✍ Scribed by D.W. Readey; W.D. Kingery

• Publisher: Elsevier Science
• Year: 1964
• Weight: 825 KB
• Volume: 12
• Category: Article
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(64)90185-3

✦ Synopsis

Single crystal ice we8 deformed in tension at oonstant strain rates 8t temperetures between -42°C end 0°C. For shear stresses below 100 pei and nominal atreins less than 25 per aent (startin with BB- grown cry&&), besel slip w8a the prim8ry meohenism of deform8tion. No preferred cry& & ogrephic slip direction or work hardening were observed. The rate of beeel glide in the direction of nmximum sheer stress ie given by v = (2.25 f 1.5) x IO' Y~(((Y) exp (-14.3 f 1.5 x lO*/RT) min-i, where y is the resolved shear strain, r is the msolved sheer &ress (psi), 8nd % equele 2.6 for low streins end decreases with stmin, with fm 8Verage due of ebout 2.0 for nomin8l str8ina less than 26 per cent. AMe8ling 8ftar defonnstion hes no effeat on subsequent deformation behsvior of ice. Etch pit evidence indicates the exist&me and aotivity of secondary slip systems during deformation. It is proposed thet the observed plaatia deformetion of ice results from glide of difdocstions whose velocity is limited by 8 temperature 8ctivsted process. DEFORMATION PLASTIQUE DE MONOCRISTAUX DE GLACE Des monocristaux de glece ont Bti deform& par tmction 8 vitease const8nte, 8 diff&entes t.emp&stures comprises entre -42°C et 0°C. Pour dea contmintee tangentielletr inf&ieures 8 100 psi et dea deformations nomin8lea inf6rieurea 8 26% (BUT crist8ux non trsit&), ie m&xmisme de deformstion primeire observe est le gl%sement euivsnt le plan de bese. ni 8uoune onaolidstion. On n's observe suoune direction de glissement preferentielle, L8 vitease du ghssement de base dens l8 direction du maximum de contminte tengentielle est dom6e par l'expreasion: y= (2.25 f 1.6) x lO'y+~) exp (-14.3 & 15 x l(r/RT) mm-i, ou y est 18 deform8tion exprim6e psr le c&illement, r la contnrinte tangentielle (psi), et ou n vsut 25 pour lea feiblea deformetiona et decroit svec la deformation, svec une veleur moyenne d'environ 2.0 pour une deformation nomimde moindre que 25 pour cent. Un recuit spr& deformation n'a suorm effet sur le comportement de la glace lam d'une deformation ulterieure. Des ex8mens psr piq&ea de corrosion indiquent que des systemes de glimement secondsires agigissent pendant le deformation. Lea suteum sugg&ent que 18 deform8tion plsstique observee dens 18 glece est due su glissement de dislocations dont 18 vitesse est limitee per un proceasua 8ctiv6 thermiquement. PLASTISCHE VERFORMUNG VON EISEINKRISTALLEN Einkrist8llines Eia wurde im Zugversuch mit konat8nter Geschwindigkeit zwischen -42°C und 0°C verformt. Bei Schubspennungen unterhelb 100 lbs./sq. inch und nominelle Dehnungen unterhelb 25 y0 (su8gehend vom geztichteten Krist8ll) w&r Besisgleitung der vorwiegende Verformungsmechsnismus. Es wurden keine susgexeichneten krist8llogrsphischen Gleitrichtungen und keine Verfestigung beobechtot. Die Geschwindigkeit der Basisgleitung in Richtung mcrximcller Schubspsnnung wird beschrieben durch p= (2.26 f 1.5) X 10' yrn(YJ exp (-14.3 f 1.5 X 10"/RT) n&-i. Dsrin ist y die Abgleitung im Gleitsyetem, r die Schubspannung im Gleitsystem (lbs./sq. inch) und n ein Zahlenwert von der Gr5Be 2.6 fiir kleine Abgleitungen und kleiner werdend mit zunehmender Abgleitung, mit einem durchmhnittlichen Wert von etwa 2.0 fiir nominelle Dehnungen unterh8lb 25 Oh. Anlaaean naoh der Verformung hat keinen EiirtluB auf eine nechfolgende weitere Verfonnung. Atzgriibohenbeobachtungen deuten auf die Existenz und Betatigung sekund&rer Gleitsysteme wehrend der Verformung hin. Es wird sngenommen, da3 die beobachtete plastische Verfornumg von Eis von der Bewegung von Versetzungen herriihrt, deren Geschwindigkeit durch einen thermisch aktivierten ProzeB kontrolliert wird.