Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hành vi biến dạng của hợp kim nanocrystalline với cấu trúc vi phân cấp
Tóm tắt
Mô hình tính linh hoạt dựa trên lý thuyết đường dislocation được phát triển để mô tả hành vi cơ học của các hợp kim nanocrystalline có cấu trúc vi phân cấp. Mối quan hệ ứng suất - biến dạng được thiết lập bằng cách xem xét hiệu ứng cản trở của các cụm yếu tố hòa tan trong tinh thể và các cấu trúc nano giữa các tinh thể đối với các chuyển động của dislocation theo đường trượt. Chúng tôi phát hiện rằng sự tương tác giữa dislocation và các cấu trúc vi phân cấp đóng góp vào tính chất cứng hóa biến dạng và ảnh hưởng lớn đến độ dẻo của kim loại nanocrystalline. Phân tích cho thấy mô hình được đề xuất có thể mô tả thành công độ bền được tăng cường của hợp kim vi phân cấp nanocrystalline. Hơn nữa, tỷ lệ cứng hóa biến dạng nhạy cảm với tỷ lệ thể tích của các cấu trúc vi phân cấp. Mô hình hiện tại cung cấp một góc nhìn mới về thiết kế cấu trúc vi để tối ưu hóa các tính chất cơ học trong kim loại cấu trúc nano.
Từ khóa
#hợp kim nanocrystalline #vi cấu trúc phân cấp #lý thuyết dislocation #cứng hóa biến dạng #độ bền cơ họcTài liệu tham khảo
Bouaziz O, Brechet Y (2009) Physical relationship between mean-field micro-mechanical approach and Orowan looping in particle-strengthened materials. Scr Mater 60:366–368. doi:10.1016/j.scriptamat.2008.11.002
Fan JT, Chen AY, Fu MW, Lu J (2009) A novel structural gradient metallic glass composite with enhanced mechanical properties. Scr Mater 61:608–611. doi:10.1016/j.scriptamat.2009.05.046
Fribourg G, Bréchet Y, Deschamps A, Simar A (2011) Microstructure-based modelling of isotropic and kinematic strain hardening in a precipitation-hardened aluminium alloy. Acta Mater 59:3621–3635. doi:10.1016/j.actamat.2011.02.035
Goh C, Wei J, Lee L, Gupta M (2007) Properties and deformation behaviour of Mg–Y2O3 nanocomposites. Acta Mater 55:5115–5121. doi:10.1016/j.actamat.2007.05.032
Habibnejad-Korayem M, Mahmudi R, Poole WJ (2009) Enhanced properties of Mg-based nano-composites reinforced with Al2O3 nano-particles. Mat Sci Eng A 519:198–203. doi:10.1016/j.msea.2009.05.001
Hansen N (2004) Hall-Petch relation and boundary strengthening Scripta Mater 51:801–806. doi:10.1016/j.scriptamat.2004.06.002
Huang Y, Qu S, Hwang KC, Li M, Gao H (2004) A conventional theory of mechanism-based strain gradient plasticity. Int J Plast 20:753–782. doi:10.1016/j.ijplas.2003.08.002
Kim C-S et al (2013) Prediction models for the yield strength of particle-reinforced unimodal pure magnesium (Mg) metal matrix nanocomposites (MMNCs). J Mater Sci 48:4191–4204. doi:10.1007/s10853-013-7232-x
Kocks UF, Mecking H (2003) Physics and phenomenology of strain hardening: the FCC case. Prog Mater Sci 48:171–273. doi:10.1016/S0079-6425(02)00003-8
Liddicoat PV et al (2010) Nanostructural hierarchy increases the strength of aluminium alloys. Nat Commun 1:63. doi:10.1038/ncomms1062
Lu L, Shen Y, Chen X, Qian L, Lu K (2004) Ultrahigh strength and high electrical conductivity in copper. Science 304:422–426. doi:10.1126/science.1092905
Ma K et al (2014) Mechanical behavior and strengthening mechanisms in ultrafine grain precipitation-strengthened aluminum alloy. Acta Mater 62:141–155. doi:10.1016/j.actamat.2013.09.042
Miller WS, Humphreys FJ (1991) Strengthening mechanisms in particulate metal matrix composites. Scr Metall Mater 25:33–38. doi:10.1016/0956-716X(91)90349-6
Proudhon H, Poole WJ, Wang X, Bréchet Y (2008) The role of internal stresses on the plastic deformation of the Al–Mg–Si–Cu alloy AA6111. Philos Mag 88:621–640. doi:10.1080/14786430801894569
Rupert TJ, Trenkle JC, Schuh CA (2011) Enhanced solid solution effects on the strength of nanocrystalline alloys. Acta Mater 59:1619–1631. doi:10.1016/j.actamat.2010.11.026
Sabirov I, Murashkin MY, Valiev RZ (2013) Nanostructured aluminium alloys produced by severe plastic deformation: new horizons in development. Mat Sci Eng A 560:1–24. doi:10.1016/j.msea.2012.09.020
Schwaiger R, Moser B, Dao M, Chollacoop N, Suresh S (2003) Some critical experiments on the strain-rate sensitivity of nanocrystalline nickel. Acta Mater 51:5159–5172. doi:10.1016/S1359-6454(03)00365-3
Sinclair CW, Poole WJ, Bréchet Y (2006) A model for the grain size dependent work hardening of copper. Scr Mater 55:739–742. doi:10.1016/j.scriptamat.2006.05.018
Sun Y, Choi H, Konishi H, Pikhovich V, Hathaway R, Chen L, Li X (2012) Effect of core-shelled nanoparticles of carbon-coated nickel on magnesium. Mat Sci Eng A 546:284–290. doi:10.1016/j.msea.2012.03.070
Van Swygenhoven H (2003a) Preface to the viewpoint set on: mechanical properties of fully dense nanocrystalline metals. Scr Mater 49:625–627. doi:10.1016/S1359-6462(03)00399-3
Van Swygenhoven H (2003b) Preface to the viewpoint set on: mechanical properties of fully dense nanocrystalline metals. Scr Mater 49:625–627. doi:10.1016/s1359-6462(03)00399-3
Van Swygenhoven H, Derlet PM, Frøseth AG (2004) Stacking fault energies and slip in nanocrystalline metals. Nat Mater 3:399–403. doi:10.1038/nmat1136
Wang Y, Chen M, Zhou F, Ma E (2002) High tensile ductility in a nanostructured metal. Nature 419:912–915. doi:10.1038/nature01133
Wang Y, Li J, Hamza AV, Barbee TW Jr (2007) Ductile crystalline-amorphous nanolaminates. Proc Natl Acad Sci USA 104:11155–11160. doi:10.1073/pnas.0702344104
Wu X, Zhu YT, Wei Y, Wei Q (2009) Strong strain hardening in nanocrystalline nickel. Phys Rev Lett 103:1–4. doi:10.1103/PhysRevLett.103.205504
Yamakov V, Wolf D, Phillpot SR, Mukherjee AK, Gleiter H (2004) Deformation-mechanism map for nanocrystalline metals by molecular-dynamics simulation. Nat Mater 3:43–47. doi:10.1038/nmat1035
Zhao Y, Liao XZ, Cheng S, Ma E, Zhu YT (2006) Simultaneously increasing the ductility and strength of nanostructured alloys. Adv Mater 18:2280–2283. doi:10.1002/adma.200600310
Zhao Y et al (2008) High tensile ductility and strength in bulk nanostructured nickel. Adv Mater 20:3028–3033. doi:10.1002/adma.200800214