Критерии неустойчивости бездефектных кристаллов меди и алюминия, подвергнутых упругой деформации в интервале температур 0 – 400 K

А.В. Зиновьев ORCID logo , А.М. Искандаров ORCID logo , С.В. Дмитриев, А.И. Пшеничнюк показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 16 апреля 2019; Исправлена: 25 апреля 2019; Принята: 08 мая 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.В. Зиновьев, А.М. Искандаров , С. . Дмитриев, А.И. Пшеничнюк. Критерии неустойчивости бездефектных кристаллов меди и алюминия, подвергнутых упругой деформации в интервале температур 0 – 400 K. Письма о материалах. 2019. Т.9. №3. С.265-269
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-3-265-269

Аннотация

Comparison of the macroscopic and microscopic creteria of lattice instability for defect-free fcc metal.Металлы в поликристаллической форме обладают напряжением течения на два-три порядка ниже теоретического предела прочности, оцененного Френкелем. Столь значительное снижение прочности обусловлено наличием в металлах дефектов кристаллической структуры, прежде всего, дислокаций и границ зерен. Экспериментально установлено, что бездефектные наноразмерные объекты (нановолокна, наностолбики и др.) показывают прочность близкую к теоретическому пределу. С развитием нанотехнологий интерес к изучению теоретической прочности металлов и сплавов значительно вырос. Важным является вопрос критерия достижения теоретического предела прочности при гомогенном зарождении дефектов в ходе деформирования идеальной кристаллической решетки. Отметим, что оценка Френкеля не учитывает тепловых колебаний атомов, и в настоящее время предпринимаются попытки учета влияния температуры на теоретическую прочность бездефектных кристаллов. В данной работе, с помощью метода молекулярной динамики, изучается деформация сдвига в направлении монокристаллов меди и алюминия в интервале температур от 0 до 400 K. Сравниваются два критерия неустойчивости упругого деформирования: (i) макроскопический, отслеживающий положительную определенность тензора жесткости, и (ii) микроскопический критерий, отслеживающий образование дефекта упаковки, которое приводит к резкому падению напряжения сдвига. Продемонстрировано, что оба критерия согласуются при низкой температуре, но макроскопический критерий является менее надежным при высоких температурах.

Ссылки (30)

1. С. Herring, J. K. Galt. Phys. Rev. 85, 1060 (1952). Crossref
2. B. Wu, A. Heidelberg, J. J. Boland. Nat. Mater. 4, 525 (2005). Crossref
3. A. M. Minor, S. A. Syed Asif, Z. Shan, E. A. Stach, E. Cyrankowski, T. J. Wyrobek, O. L. Warren. Nat. Mater. 5, 697 (2006). Crossref
4. M. Jahnátek, J. Hafner, M. Krajčí. Phys. Rev. B. 79, 224103 (2009). Crossref
5. D. Kiener, C. Motz, G. Dehm. Mater. Sci. Eng. A. 505, 79 (2009). Crossref
6. D. Kiener, W. Grosinger, G. Dehm, R. Pippan. Acta Mater. 56, 580 (2008). Crossref
7. S. W. Lee, S. M. Han, W. D. Nix. Acta Mater. 57, 4404 (2009). Crossref
8. Z. W. Shan, R. K. Mishra, S. A. Syed Asif, O. L. Warren, A. M. Minor. Nat. Mater. 7, 115 (2008). Crossref
9. A. T. Jennings, M. J. Burek, J. R. Greer. Phys. Rev. Lett. 104, 135503 (2010). Crossref
10. G. Richter, K. Hillerich, D. S. Gianola, R. Monig, O. Kraft, C. A. Volkert. Nano Lett. 9, 3048 (2009). Crossref
11. H. Bei, S. Shim, E. P. George, M. K. Miller, E. G. Herbert, G. M. Pharr. Scr. Mater. 57, 397 (2007). Crossref
12. M. B. Lowry, D. Kiener, M. M. LeBlanc, C. Chisholm, J. N. Florando, J. W. Morris Jr., A. M. Minor. Acta Mater. 58, 5160 (2010). Crossref
13. J. R. Morris, H. Bei, G. M. Pharr, E. P. George. Phys. Rev. Lett. 106, 165502 (2011). Crossref
14. S. Ogata, J. Li, N. Hirosaki, Y. Shibutani, S. Yip. Phys. Rev. B. 70, 104104 (2004). Crossref
15. T. Tsuru, Y. Kaji, D. Matsunaka, Y. Shibutani. Phys. Rev. B. 82, 024101 (2010). Crossref
16. R. Janisch, N. Ahmed, A. Hartmaier. Phys. Rev. B. 81, 184108 (2010). Crossref
17. T. Tsuru, Y. Shibutani. Phys. Rev. B. 75, 035415 (2007). Crossref
18. K. Kolluri, M. R. Gungor, D. Maroudas. Phys. Rev. B. 78, 195408 (2008). Crossref
19. K. Kolluri, M. R. Gungor, D. Maroudas. Appl. Phys. Lett. 94, 101911 (2009). Crossref
20. K. Kolluri, M. R. Gungor, D. Maroudas. J. Appl. Phys. 105, 093515 (2009). Crossref
21. Y. Umeno, M. Černý. Phys. Rev. B. 77, 100101 (R) (2008). Crossref
22. Y. Umeno, Y. Shiiihara, N. Yoshikawa. J. Phys.: Condens. Matter. 23, 385401 (2011). Crossref
23. M. Černý, J. Pokluda. Comp. Mater. Sci. 50, 2257 (2011). Crossref
24. A. M. Iskandarov, S. V. Dmitriev, Y. Umeno. Phys. Rev. B. 84, 224118 (2011). Crossref
25. K. Mizushima, S. Yip, E. Kaxiras. Phys. Rev. B. 50, 14952 (1994). Crossref
26. Y. Mishin, D. Farkas, M. J. Mehl, D. A. Papaconstantopoulos. Phys. Rev. B. 59, 3393 (1999). Crossref
27. R. R. Zope, Y. Mishin. Phys. Rev. B. 68, 024102 (2003). Crossref
28. R. D. Boyer, J. Li, S. Ogata, S. Yip. Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 12, 1017 (2004). Crossref
29. A. M. Iskandarov, S. V. Dmitriev, Y. Umeno. Journal of Solid Mechanicsand MaterialsEngineering. 6 (1), 29 (2012). Crossref
30. M. Parrinello, A. Rahman. J. Appl. Phys. 52, 7182 (1981). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование