Wpływ rozkładu wielkości ziarna na właściwości mechaniczne nanometali

• Autorzy: Wejrzanowski, T. , Dobosz, R. , Batorski, K. , Kurzydłowski, K.J.

Warianty tytułu

EN

The influence of grain size on mechanical properties of nanometals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Właściwości mechaniczne materiałów zależą od mechanizmów odkształcenia plastycznego, które z kolei determinowane są przez ich strukturę. W przypadku metali istotnym elementem struktury są granice ziaren, które w przeszłości traktowane były jako defekty dwuwymiarowe. Nanomateriały wyróżniają się na tle konwencjonalnych materiałów dużym udziałem atomów znajdujących się na granicach ziaren. Oznacza to, że ich opór przy odkształceniu plastycznym należy analizować w kategorii odkształcenia akomodowanego przez granice i wnętrza ziaren. W artykule przedstawiono (na przykładzie metali) wpływ wielkości ziaren na właściwości mechaniczne nanomateriałów. Na podstawie rozważań biorących pod uwagę "kompozytową" budowę nanometali oraz stochastyczne cechy procesu odkształcenia plastycznego, wykazano możliwość wystąpienia odwrotnej zależności Halla-Petcha. Omówiono także efekt rozproszenia wielkości ziaren w nanomateriałach otrzymanych różnymi metodami rozdrobnienia struktury i konsolidacji proszków.

EN

Mechanical properties of engineering materials are controlled by mechanisms of plastic deformation. These mechanisms are, to the high degree, determined by the microstructure of materials. In the case of metals grain boundaries are important structural elements, which in the past were considered as two-dimensional defects. In nanomaterials the fraction of atoms at grain boundaries is much higher than in traditional polycrystals. It implies that, plastic deformation must be studied in terms of its accommodation by the grain boundaries and grain interiors. In this work the influence of grain size on mechanical properties of nanometals has been investigated. The occurrence of the inverse Hall-Petch relation is explained on the basis of the assumption of the composite-like character of grain boundaries and grain interiors. The grain size dispersion effect on the flow stress in nanometals, subjected to severe plastic deformation (SPD) is also addressed.

Słowa kluczowe

PL

materiały nanokrystaliczne; odkształcenia materiałów; rozkład wielkości ziarna

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 4
• Strony: 185-188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Wejrzanowski, T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechnika Warszawska,

autor

Dobosz, R.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechnika Warszawska

autor

Batorski, K.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechnika Warszawska

autor

Kurzydłowski, K.J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Hali E. O.: Proc. Roy. Soc. B64, 474 (1951)
• [2] Petch N. J.: J. Iron Steel Inst. 174, 25 (1953)
• [3] Armstrong R. W.: in Yield, Flow and Fracture of Polycrystals (edited by T. N. Baker), p. 1. Applied Science, London (1983)
• [4] Fedorov A. A., Yu M., Ovid'ko I. A.: Triple junction diffusion and plastic flow in fine-grained materials, Scripta Materialia 47, 51-55 (2002)
• [5] Masumura R. A., Hazzledine P. M., Pandę C. S.: Yield stress of fine grained materials, Acta mater. vol 46, No. 13, 4527-4534 (1998)
• [6] Wei Y. J., Anand L.: Grain-boundary sliding and separation in polycrystalline metals: application to nanocrystalline fcc metals, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 52, 2587-2616 (2004)
• [7] Chokshi A. H., Rosen A., Karch J., Gleiter H.: Ser Metali 23, 1679 (1989)
• [8] Bucki J. J. and Kurzydłowski K. J.: „Measureraents of Grain Yolume Distribution Parameters in Polycrystals Characterized by a Log-Normal Distribution Function", Scripta Metallurgica et Materialia, 28, 689-692, (1993)
• [9] Kurzydłowski K. J. and Bucki J. J.: Flow stress dependence on the distribution of grain size in polycrystals, Acta Metallurgica et Materialia, 41, 3141-3146, (1993)
• [10] Kurzydłowski K. J. and Bucki J. J.: A Method for Grain Size and Grain Size Uniformity Estimation - Applications to Polycrystalline Materials. Scripta Metallurgica et Materialia, 27, 117-120, (1992)
• [11] Wang Y., Chen M., Zhou F., Ma E.: High tensile ductility in a nanostructured metal. Naturę, vol. 419, 912 (2002)
• [12] Delaire F., Raphanel J. L., Rey C.: Plastic heterogeneities of a copper multicrystal deformed in unaxial tension: experimental study and finite element simulation, Acta Mater. 48, 1075-1087 (2000)
• [13] Raabe D., Sachtleber M., Weiland H., Scheele G., Zhao Z.: Grain-scale micromechanics of polycrystal surfaces during plastic straining, Acta Mater. 51, 1539-1560, (2003)
• [14] Linert U., Hań T.-S., Almer J., Dawson P. R., Leffers T., Margulies L., Nielsen S. F., Poulsen H. F., Schmidt S.: Tnvestigating the effect of grain interaction during plastic deformation of copper, Acta Materialia 52, 4461-4467, (2004)
• [15] Witkin D., Lee Z., Rodriguez R., Nutt S., Lavernia E.: Al-Mg alloy engineered with bimodal grain size for high strength and increased ductility, Sctipta Materialia 49, 297-302, (2003)
• [16] Kurzydłowski K. J., Ralph B.: The Quantitative Description of the Microstructure of Materials. CRC Press, (1995)
• [17] Łojkowski W., Fecht H. J.: The structure of intercrystalline interfaces. Progress in Materials Science 45, 339-568, (2000)