Modeling of the influence of the structure on the properties of nanometals

• Autorzy: Dobosz R. , Wejrzanowski T. , Kurzydlowski K. , Kurzydłowski K.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu struktury nanometali na ich właściwości mechaniczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mechanical properties of materials depend on their structure. The significant influence of the grain size and grain distribution on flow stress in the polycrystalline materials (e.g. metals) has been observed. The value of yield point is usually predicted by the Hall-Petch relationship which was established experimentally for grain size from macro- to microscale level. However when the grain size reaches the nanometric size the relationship between grain size and flow stress is changing due to activation of grain boundary sliding mechanism. The grain boundaries have the considerable role for plastic deformation of the polycrystalline nano-materials which are characterized by a significant volume fraction of atoms at the grain boundaries. In order to model this influence quantitatively, two-phase finite element model was developed in which the generalized Hill potential theory for modeling the anisotropic plasticity of grain boundaries was used. The results of numerical simulations show the influence of different parameters on plastic deformation of nano-polycrystalline materials. The simulations were also applied to study grain size homogeneity effect on mechanical properties of nanometals.

PL

Właściwości mechanicznre materiałów są ściśle związane z ich budowa wewnętrzną. Wpływ wielkości ziaren i niejednorodności struktury na odkształcenie plastyczne materiałów polikrystalicznych (zwłaszcza metali) jest często rozważany w literaturze. Zmiana wartości granicy plastyczności określana zazwyczaj zależnością halla-Petcha (h-P0, jest zgodna z danymi eksperymentalnymi dla mikrometrycznych wielkości ziaren. W przypadku kiedy wielkość ziarna osiąga poziom nanometryczny zależność H-P przestaje obowiązywać, co wiąże się między innymi z aktywacją mechanizmu odkształcenia, jakim jest poślizg po granicach ziaren. Znaczący udział objętościowy atomów umieszczonych w obszarach pomiędzy poszczególnymi ziarnami powoduje, że granice ziaren pełnią decydującą rolę w odkształceniu nanomateriałów. W celu ilościowego opisu wpływu właściwości granic ziaren. Wyniki symulacji ilustrują wpływ szeregu parametrów na odkształcenie materiałów nanokrystalicznych.

Słowa kluczowe

EN

nanometals; plastic deformations; grain deformations

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 92--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Dobosz R.

autor

Wejrzanowski T.

autor

Kurzydlowski K.

autor

Kurzydłowski K.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering,

Bibliografia

• 1. ANSYS Inc., Release 11.0 Documentation for ANSYS.
• 2. Hall, E.O., The Deformation and Ageing of Mild Steel, Proc. Roy. Soc., B64, 747, 1951.
• 3. Petch, N.J., The cleavage strength of polycrystals, J. Iron Steel Inst, 174, 1953,25-28.
• 4. Rao,  S.I., Dimiduk,  D.M.,  Parthasarathy,  T.A.,  Uchic, M.D., Tang, M., Woodward, C., A thermal mechanisms of size-dependent    crystal    flow    gleaned    from    three-dimensional discrete dislocation simulations, Acta Materialia, 56, 2008, 3245-3259.
• 5. Rollett, A.D., Saylor, D., Fridy, J., El-Dasher, B.S., Brahme, A., Lee, S.-B., Cornwell, C., Noack, R., Modeling Polycrystalline Microstructures in 3D, Proc.AIP Conf, vol. 712,2004,71-77.
• 6. Wei, Y.J., Anand, L., Grain-boundary sliding and separation in polycrystalline metals: application to nanocrystalline fcc metals, J. of the Mechanics and Physics of Solids 52,2004,2587-2616.