Internal friction peaks of super-high-purity aluminium at medium temperatures

Abstract

Internal-friction measurements are made with 99.9999% polycrystalline aluminium. The conventional grain-boundary internal-friction peak (Kê peak) is observed at 210 °C (at about 1 Hz) when the grain size is smaller than the specimen diameter. This peak shifts to a higher temperature with the increase of the annealing temperature resulting in an increase of grain size. However, the height of the peak decreases abruptly once the grain size exceeds the specimen diameter. Meanwhile, the position of the peak shifts to a lower temperature and the peak height increases again with the increase of the annealing temperature. This shows definitely that the peak appearing when the grain size exceeds the specimen diameter is not the conventional grain-boundary peak (Kê peak) appearing in fine-grained specimens. This is similar to the conclusion reached in the cases of 99.991% and 99.999% aluminium. Systematic experiments and a critical analysis are made on the conditions for the appearance of this “macrocrystalline” internal friction peak. A comparison is made with experimental results reported in recent literature. Internal friction experiments are made on macrocrystalline 99.9999 % aluminium cold-worked by twisting at room temperature and then annealed at an elevated temperature. An internal friction peak with a height of 0.11 is observed around 170 °C. This peak exhibits a remarkable anomalous amplitude-dependent effect (i.e., the internal friction decreases with the increase of strain amplitude), and is worthwhile for a further study. An 99.9999% polykristallinem Aluminium wird die innere Reibung gemessen. Das herkömmliche Maximum der inneren Reibung von Korngrenzen (Kê-Maximum) wird bei 210 °C (etwa 1 Hz) beobachtet, wenn die Korngröße kleiner als der Durchmesser der Probe ist. Das Maximum verschiebt sich zu einer köheren Temperature, wenn die Glühtemperatur zunimmt, wobei die Korngröße zunimmt. Die Höhe des Maximums nimmt unvermittelt ab, wenn die Korngröße den Durchmesser der Probe übersteigt. Das Maximum verschiebt sich zu einer niedrigeren Temperatur und die Höhe des Maximums nimmt bei erhöhter Glühtemperatur wieder zu. Es zeigt, da das Maximum, das erscheint, wenn die Korngröße den Durchmesser der Probe überschreitet, nicht das herkömmliche in feinkörnigen Proben (Kê-Maximum) ist. Ein ähnlicher Schluß ist bei 99.991 und 99.999% Aluminium gezogen worden. Systematische Versuche und eine kritische Analyse werden unter den Bedingungen für das Erscheinen des Maximums der „makro-kristallinen”︁ inneren Reibung gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse werden mit den in der neueren Literatur mitgeteilten experimentellen Daten verglichen. Die innere Reibung wird auch für makro-kristallines 99,9999% Aluminium, das durch Drehen bei Raumtemperatur kaltverformt und dann bei einer erhöhten Temperatur ausgeglüht wird, gemessen. Ein Maximum der inneren Reibung mit der Höhe 0,11 wird bei 170 °C beobachtet. Dieses Maximum zeigt einen beachtlichen anomalen amplitudenabhängigen Effekt (d. i. die innere Reibung nimmt mit zunehmender Schwingungsamplitude ab) und lohnt weitere Untersuchungen.