Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu bằng tia X đồng bộ hóa các vật liệu cấu trúc không đồng nhất: Một bài tổng quan
Tóm tắt
Các vật liệu cấu trúc không đồng nhất (HSMs) đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc phá vỡ thỏa thuận giữa độ cứng và độ dẻo. HSMs bao gồm các vùng không đồng nhất có thể có kích thước, hình dạng, thành phần, cấu trúc, v.v. khác nhau. Sự tương tác và cạnh tranh giữa chúng thường dẫn đến các thuộc tính chưa từng có. Tuy nhiên, do cấu trúc phức tạp ở một loạt các thang độ dài, việc giải mã vật lý biến dạng và cơ chế tăng cường đứng sau các thuộc tính cơ học đặc biệt là một thách thức. Tia X đồng bộ hóa cung cấp các kỹ thuật mạnh mẽ và công cụ không thể thiếu cho việc nghiên cứu HSMs ở các thang độ dài khác nhau. Ở đây, chúng tôi sẽ trình bày các kỹ thuật nhiễu xạ tia X năng lượng cao tại chỗ và vi nhiễu xạ tia X Laue cùng với ứng dụng của chúng trong nghiên cứu các HSMs. Các nguyên lý của những kỹ thuật này sẽ được giới thiệu một cách ngắn gọn. Chúng tôi sẽ tập trung vào ứng dụng của chúng trong việc nghiên cứu phân chia ứng suất và thích nghi dẻo trong quá trình biến dạng kéo, các biến đổi pha do nhiệt và/hoặc do ứng suất, và các cấu trúc vi biến dạng khác nhau như các khuyết tật hình học cần thiết và phân bố ứng suất/biến dạng cục bộ, v.v., trong HSMs. Một số phát hiện quan trọng sẽ được tóm tắt. Các vấn đề thách thức vẫn tồn tại trong việc nghiên cứu HSMs và sẽ được thảo luận.
Từ khóa
#vật liệu cấu trúc không đồng nhất #tia X đồng bộ hóa #nhiễu xạ tia X #ứng suất phân chia #biến dạng dẻoTài liệu tham khảo
S.S. Sohn, K. Choi, J.-H. Kwak, N.J. Kim, and S. Lee, Acta Mater. 78, 181 (2014).
I.A. Ovid’ko, R.Z. Valiev, and Y.T. Zhu, Prog. Mater. Sci. 94, 462 (2018).
Y. Zhu and X. Wu, Prog. Mater. Sci. 131, 101019 (2023).
X. Wu, M. Yang, F. Yuan, G. Wu, Y. Wei, X. Huang, and Y. Zhu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 14501 (2015).
Y. Zhu, K. Ameyama, P.M. Anderson, I.J. Beyerlein, H. Gao, H.S. Kim, E. Lavernia, S. Mathaudhu, H. Mughrabi, R.O. Ritchie, N. Tsuji, X. Zhang, and X. Wu, Mater. Res. Lett. 9, 1 (2020).
X.T. Fang, G.Z. He, C. Zheng, X.L. Ma, D. Kaoumi, Y.S. Li, and Y.T. Zhu, Acta Mater. 186, 644 (2020).
C.X. Huang, Y.F. Wang, X.L. Ma, S. Yin, H.W. Höppel, M. Göken, X.L. Wu, H.J. Gao, and Y.T. Zhu, Mater. Today 21, 713 (2018).
H. Li, H. Zong, S. Li, S. Jin, Y. Chen, M.J. Cabral, B. Chen, Q. Huang, Y. Chen, Y. Ren, K. Yu, S. Han, X. Ding, G. Sha, J. Lian, X. Liao, E. Ma, and J. Sun, Nature 604, 273 (2022).
R. Cao, Q. Yu, J. Pan, Y. Lin, A. Sweet, Y. Li, and R.O. Ritchie, Mater. Today 32, 94–107 (2020).
P. Shi, R. Li, Y. Li, Y. Wen, Y. Zhong, W. Ren, Z. Shen, T. Zheng, J. Peng, X. Liang, P. Hu, N. Min, Y. Zhang, Y. Ren, P.K. Liaw, D. Raabe, and Y.D. Wang, Science 373, 912 (2021).
P. Shi, W. Ren, T. Zheng, Z. Ren, X. Hou, J. Peng, P. Hu, Y. Gao, Y. Zhong, and P.K. Liaw, Nat. Commun. 10, 489 (2019).
J.T. Avallone, T.J. Nizolek, B.B. Bales, and T.M. Pollock, Acta Mater. 176, 189–198 (2019).
V.E. Gromov, Y.F. Ivanov, O.A. Stolboushkina, and S.V. Konovalov, Mater. Sci. Eng. A 527, 858–861 (2010).
D. Jiang, J. Song, H. Yang, Y. Liu, X. Jiang, Y. Ren, K. Yu, and L. Cui, Compos. B Eng. 202, 108403 (2020).
D. Salas, Y. Wang, T.C. Duong, V. Attari, Y. Ren, Y. Chumlyakov, R. Arróyave, and I. Karaman, Acta Mater. 206, 116616 (2021).
Y.C. Wang, A. Misra, and R.G. Hoagland, Scr. Mater. 54, 1593–1598 (2006).
Y.B. Lei, Z.B. Wang, J.L. Xu, and K. Lu, Acta Mater. 168, 133–142 (2019).
X. Wu, M. Yang, R. Li, P. Jiang, F. Yuan, Y. Wang, Y. Zhu, and Y. Wei, Sci. China Mater. 64, 1534 (2021).
Y. Wang, C. Huang, Y. Li, F. Guo, Q. He, M. Wang, X. Wu, R.O. Scattergood, and Y. Zhu, Int. J. Plast. 124, 186 (2020).
D. Yan, C.C. Tasan, and D. Raabe, Acta Mater. 96, 399 (2015).
R. Li, Q. Xie, Y.D. Wang, W. Liu, M. Wang, G. Wu, X. Li, M. Zhang, Z. Lu, C. Geng, and T. Zhu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 115, 483 (2018).
L. Wang, M. Li, and J. Almer, Acta Mater. 62, 239 (2014).
M.L. Young, J.D. Almer, M.R. Daymond, D.R. Haeffner, and D.C. Dunand, Acta Mater. 55, 1999 (2007).
K. Chatterjee, J.Y.P. Ko, J.T. Weiss, H.T. Philipp, J. Becker, P. Purohit, S.M. Gruner, and A.J. Beaudoin, J. Mech. Phys. Solid 109, 95 (2017).
T. Ohashi, R.I. Barabash, J.W.L. Pang, G.E. Ice, and O.M. Barabash, Int. J. Plast. 25, 920 (2009).
L. Wang, R. Barabash, T. Bieler, W. Liu, and P. Eisenlohr, Metall. Mater. Trans. A. 44, 3664 (2013).
Y. Xia, K. Miao, H. Wu, L. Geng, C. Xu, C.-S. Ku, and G. Fan, Int. J. Plast. 152, 103240 (2022).
T. Yu, Y. Du, G. Fan, R. Xu, R. Barabash, N. Hansen, X. Huang, and Y. Zhang, Acta Mater. 202, 149 (2021).
Z.H. Cong, N. Jia, X. Sun, Y. Ren, J. Almer, and Y.D. Wang, Metall. Mater. Trans. A. 40, 1383 (2009).
B. Feng, X. Kong, S. Hao, Y. Liu, Y. Yang, H. Yang, F. Guo, D. Jiang, T. Wang, Y. Ren, and L. Cui, Acta Mater. 194, 565 (2020).
X. Rao, Y. Ru, F. Guo, Y. Ren, L. Cui, and K. Yu, Scr. Mater. 220, 114942 (2022).
X. Zhang, M.D. McMurtrey, L. Wang, R.C. O’Brien, C.-H. Shiau, Y. Wang, R. Scott, Y. Ren, and C. Sun, Jom-Us 72, 4167 (2020).
X. Fang, Q. Xue, K. Yu, R. Li, D. Jiang, L. Ge, Y. Ren, C. Chen, and X. Wu, Mater. Res. Lett. 8, 417 (2020).
L. Wang, L. Wang, S. Zhou, Q. Xiao, Y. Xiao, X. Wang, T. Cao, Y. Ren, Y.-J. Liang, L. Wang, and Y. Xue, Acta Mater. 216, 117121 (2021).
P. Hou, Y. Li, W. Zhang, D. Chae, J.-S. Park, Y. Ren, Y. Gao, and H. Choo, Materialia 18, 101162 (2021).
D. Zhang, L. Wang, H. Zhang, A. Maldar, G. Zhu, W. Chen, J.-S. Park, J. Wang, and X. Zeng, Acta Mater. 189, 93 (2020).
O. Muránsky, L. Balogh, M. Tran, C.J. Hamelin, J.S. Park, and M.R. Daymond, Acta Mater. 175, 297 (2019).
R. Li, Y. Wang, N. Xu, Z. Yan, S. Li, M. Zhang, J. Almer, Y. Ren, and Y.-D. Wang, Acta Mater. 229, 117810 (2022).
Y. Ren, Jom-Us 64, 140 (2012).
Y. Ren and X. Zuo, Small Methods 2, 1800064 (2018).
M. Li, L. Wang, and J.D. Almer, Acta Mater. 76, 381 (2014).
B.C. Larson, W. Yang, G.E. Ice, J.D. Budai, and J.Z. Tischler, Nature 415, 887 (2002).
W. Liu and G.E. Ice, Strain and Dislocation Gradients From Diffraction: Spatially-Resolved Local Structure and Defects, ed. R.I. Barabash and G.E. Ice (Imperial College Press, London, 2014), p. 53–81
Y. Wang, Y. Wei, Z. Zhao, Z. Lin, F. Guo, Q. Cheng, C. Huang, and Y. Zhu, Scripta Mater. 207, 114310 (2022).
J. Almer, U. Lienert, R.L. Peng, C. Schlauer, and M. Oden, J. Appl. Phys. 94, 697 (2003).
Y. Zhang, T.T. Zuo, Z. Tang, M.C. Gao, K.A. Dahmen, P.K. Liaw, and Z.P. Lu, Prog. Mater. Sci. 61, 1 (2014).
T. Ungar, Mater. Sci. Eng. A 309, 14 (2001).
T. Ungár and A. Borbély, Appl. Phys. Lett. 69, 3173 (1996).
L. Wang, R.I. Barabash, Y. Yang, T.R. Bieler, M.A. Crimp, P. Eisenlohr, W. Liu, and G.E. Ice, Metall. Mater. Trans. A 42, 626 (2010).
R.I. Barabash, O.M. Barabash, M. Ojima, Z. Yu, J. Inoue, S. Nambu, T. Koseki, R. Xu, and Z. Feng, Metall. Mater. Trans. A 45, 98 (2013).
S.D. Antolovich and R.W. Armstrong, Prog. Mater. Sci. 59, 1 (2014).
H. Chen, Y.D. Wang, Z. Nie, R. Li, D. Cong, W. Liu, F. Ye, Y. Liu, P. Cao, F. Tian, X. Shen, R. Yu, L. Vitos, M. Zhang, S. Li, X. Zhang, H. Zheng, J.F. Mitchell, and Y. Ren, Nat. Mater. 19, 712 (2020).
D. Li, G. Fan, X. Huang, D. Juul Jensen, K. Miao, C. Xu, L. Geng, Y. Zhang, and T. Yu, Acta Mater. 206, 116627 (2021).
R.I. Barabash, G.E. Ice, M. Kumar, J. Ilavsky, and J. Belak, Int. J. Plast. 25, 2081 (2009).
Y. Wang, Y. Wei, Z. Zhao, H. Long, Z. Lin, F. Guo, Q. He, C. Huang, and Y. Zhu, Int. J. Plast. 149, 103159 (2022).
Y. Song, N. Tamura, C. Zhang, M. Karami, and X. Chen, Acta Crystallogr. A Found Adv. 75, 876–888 (2019).
G.N. Zhou, J.W. Kou, Y. Li, W.X. Zhu, K. Chen, and N. Tamura, Quantum Beam Sci. 2, 13 (2018).