О едином определяющем уравнении стационарной изотропной оптимальной структурной сверхпластической деформации во всех классах материалов

К. Р. Харисанкар, Ш. Шрипати ORCID logo , К.А. Падманабхан показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 08 октября 2021; Исправлена: 18 ноября 2021; Принята: 02 декабря 2021
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: К. Р. Харисанкар, Ш. Шрипати, К.А. Падманабхан. О едином определяющем уравнении стационарной изотропной оптимальной структурной сверхпластической деформации во всех классах материалов. Письма о материалах. 2022. Т.12. №1. С.5-14
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-1-5-14

Аннотация

Steady state isotropic optimal superplastic deformation in 175 materials systems of different classes studied can be represented by the equation 8 in the main textСтруктурная сверхпластичность материалов обнаружена в столь различных классах материалов, что есть основания утверждать, что это явление является (почти) универсальным. Тем не менее, многие авторы предлагали разные модели контролирующих скорость деформации процессов для разных сверхпластичных материалов. Такой подход противоречит аксиоме Ньютона (Principia, часть 3) о том, что «одним и тем же естественным эффектам мы должны, насколько это возможно, приписывать одни и те же причины». Существует также другая точка зрения, что стационарная, изотропная, оптимальная структурная сверхпластическая деформация в различных классах материалов может быть приписана процессу, контролируемому скоростью скольжения по границам зерен, который развивается до мезоскопического масштаба (порядка диаметра зерен или больше). Если бы это было так, то появилась бы возможность генерировать в должным образом нормированных пространствах независимые от материала «универсальные» кривые (2D) и поверхности (3D) для соотношений между различными экспериментальными переменными / параметрами, такими как напряжение, скорость деформации, коэффициент скоростной чувствительности, температура, энергия активации контролирующего скорость процесса и вязкость. В настоящей работе путем тщательного анализа экспериментальных данных по 175 состояниям сверхпластичных материалов различных классов показано, что такие универсальные кривые и поверхности действительно существуют. Существование таких универсальных кривых и поверхностей, описывающих феноменологию стационарной, изотропной, оптимальной структурной сверхпластической деформации в различных классах материалов в терминах единых уравнений, подкрепляет экспериментально полученное представление о том, что за почти универсальное явление стационарной, изотропной, оптимальной структурной сверхпластичности ответственен единый физический механизм деформации.

Ссылки (89)

1. K. A. Padmanabhan, S. B. Prabu, R. R. Mulyukov, A. Nazarov, R. M. Imayev, S. G. Chowdhury. Superplastic flow: common basis for a ubiquitous phenomenon. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York (2018). Crossref
2. K. A. Padmanabhan, G. J. Davies. Superplasticity: mechanical and structural aspects, environmental effects, fundamentals and applications. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York (1980). Crossref
3. T. G. Nieh, J. Wadsworth, O. D. Sherby. Superplasticity in metals and ceramics. Cambridge University Press, UK (1997). Crossref
4. O. A. Kaibyshev. Superplasticity of alloys, intermetallides and ceramics. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New-York (1992). Crossref
5. M. Jime’nez-Melendo, A. Domi’nguez-Rodri’guez, M. Holgado-Salado. Int. J. Plast. 17, 341 (2001). Crossref
6. J. N. Wang, Y. Wang. Int. J. Plast. 22, 1530 (2006). Crossref
7. M. Mabuchi, K. Higashi. Int. J. Plast. 17, 399 (2001). Crossref
8. R. Boissière, J. J. Blandin, L. Salvo. J. Eng. Mater. Technol. 130 (2), 1 (2008). Crossref
9. K. M. Liew, H. Tan, M. J. Tan. J. Eng. Mater. Technol. 125 (3), 256 (2003). Crossref
10. H. Masuda, E. Sato. Acta Mater. 197, 235 (2000). Crossref
11. K. A. Padmanabhan. Scr. Metall. 7, 137 (1973). Crossref
12. K. A. Padmanabhan. Mater. Sci. Eng. 29, 1 (1977). Crossref
13. K. A. Padmanabhan, J. Schlipf. Mater. Sci. Technol. 12, 391 (1996). Crossref
14. K. A. Padmanabhan, H. Gleiter. Mater. Sci. Eng. A. 381, 28 (2004). Crossref
15. K. A. Padmanabhan, G. P. Dinda, H. Hahn, H. Gleiter. Mater. Sci. Eng. A. 452, 462 (2007). Crossref
16. K. A. Padmanabhan. J. Mater. Sci. 44, 2226 (2009). Crossref
17. K. A. Padmanabhan, M. I. R. Basariya. Int. J. Mater. Res. 100, 1543 (2009). Crossref
18. K. A. Padmanabhan, M. I. R. Basariya. Mater. Sci. Eng. A. 527, 225 (2009). Crossref
19. K. A. Padmanabhan, H. Gleiter. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 16 (5), 243 (2012). Crossref
20. K. A. Padmanabhan, M. I. R. Basariya. Mater. Sci. Eng. A. 744, 704 (2019). Crossref
21. T. A. Venkatesh, S. S. Bhattacharya, K. A. Padmanabhan, J. Schlipf. Mater. Sci. Technol. 12, 635 (1996). Crossref
22. M. S. Mohebbi, A. Akbarzadeh. Int. J. Plast. 90, 167 (2017). Crossref
23. N. C. Admal, G. Po, J. Marian. Int. J. Plast. 106, 1 (2018). Crossref
24. T. Cheng, Y. Wen, J. A. Hawk. Int. J. Plast. 114, 106 (2018). Crossref
25. I. A. Ovid’ko, A. G. Sheinerman. Int. J. Plast. 96, 227 (2017). Crossref
26. D. M. Owen, A. H. Chokshi. Int. J. Plast. 17, 353 (2001). Crossref
27. M. Lagos, H. Duque. Int. J. Plast. 17 (3), 369 (2001). Crossref
28. M. F. Horstemeyer, D. J. Bammann. Int. J. Plast. 25 (9), 1310 (2010). Crossref
29. F. P. E. Dunne. Int. J. Plast. 14 (4-5), 413 (1998). Crossref
30. M. A. Khaleel, H. M. Zbib, E. A. Nyberg. Int. J. Plast. 17, 277 (2001). Crossref
31. K. A. Padmanabhan, R. A. Vasin, F. U. Enikeev. Superplastic Flow: Phenomenology and Mechanics. Springer Verlag, New York (2001). Crossref
32. R. A. Vasin, V. K. Berdin, R. M. Kashaev. Strength Mater. 33, 509 (2001). Crossref
33. A. A. Sirenko, M. A. Murzinova, F. U. Enikeev. J. Mater. Sci. Lett. 14, 773 (1995). Crossref
34. F. U. Enikeev, K. A. Padmanabhan, S. S. Bhattacharya. Mater. Sci. Technol. 15, 673 (1999). Crossref
35. Y. Kawamura, T. Nakamura, A. Inoue, T. Masumoto. Mater. Trans. JIM. 40, 794 (1999). Crossref
36. F. K. Abu-Farha, M. K. Khraisheh. J. Eng. Mater. Technol. 127 (1), 159 (2005). Crossref
37. K. A. Padmanabhan, J. Leuthold, G. Wilde, S. S. Bhattacharya. Mech. Mater. 91, 177 (2015). Crossref
38. I. C. Trelea. Inf. Proc. Lett. 85, 317 (2003). Crossref
39. Pyswarm. Accessed: November, (2019). https://pythonhosted.org/pyswarm/.
40. U. Betz, K. A. Padmanabhan, H. Hahn. J. Mater. Sci. 36, 5811 (2001). Crossref
41. H. Hahn, K. A. Padmanabhan. Philos. Mag. B. 76, 559 (1997). Crossref
42. H. J. Frost, M. F. Ashby. Deformation mechanism maps.Pergamon Press, Oxford (1982).
43. F. A. Mohamed, M. M. Ahmed, T. G. Langdon. Metall. Trans. A. 8, 933 (1977). Crossref
44. N. Kumar, K. S. Raman, D. H. Sastry, E. A. Little. J. Mater. Sci. 25, 753 (1990). Crossref
45. D. W. Chung, J. R. Cahoon. Met. Sci. 13, 635 (1979). Crossref
46. K. Matsuki, K. Minami, M. Tokizawa, Y. Murakami. Met. Sci. 13, 619 (1979). Crossref
47. T. G. Nieh, L. M. Hsiung, J. Wadsworth, R. Kaibyshev. Acta Mater. 46, 2789 (1998). Crossref
48. F. Musin, R. Kaibyshev, Y. Motohashi, G. Itoh. Scr. Mater. 50, 511 (2004). Crossref
49. S. Komura, Z. Horita, M. Furukawa, M. Nemoto, T. G. Langdon. Metall. and Mater. Trans. A. 32, 707 (2001). Crossref
50. I. Charit, R. S. Mishra. Acta Mater. 53, 4211 (2005). Crossref
51. R. Kaibyshev, E. Avtokratova, A. Apollonov, R. J. S. M. Davies. Scr. Mater. 54, 2119 (2006). Crossref
52. S. Fujino, N. Kuroishi, M. Yoshino, T. Mukai, Y. Okanda, K. Higashi. Scr. Mater. 37, 673 (1997). Crossref
53. H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, M. Mabuchi, K. Higashi. Mater. Sci. and Eng. A. 307, 119 (2001). Crossref
54. H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, T. Mohri, M. Mabuchi, K. Higashi. Mater. Trans. 42, 157 (2001). Crossref
55. G. M. Xie, Z. Y. Ma, L. Geng, R. S. Chen. J. Mater. Res. 23, 1207 (2008). Crossref
56. H. Yan, R. Chen, E. Han. Sci. China Ser. E: Technol. Sci. 52, 166 (2009). Crossref
57. J. Babu, A. Dutta. J. Mater. Res. Technol. 4, 348 (2015). Crossref
58. S. A. Shei, T. G. Langdon. Acta Metall. 26, 639 (1978). Crossref
59. D. W. Livesey, N. Ridley. Metall. Trans. A. 9, 519 (1978). Crossref
60. T. G. Nieh, J. Wadsworth. Mater. Sci. Eng. A. 239, 88 (1997). Crossref
61. G. Wegmann, R. Gerling, F. P. Schimansky, H. Clemens, A. Bartels. Intermetallics. 10, 511 (2002). Crossref
62. J. Sun, Y. H. He, J. S. Wu. Mater. Sci. Eng. A. 329, 885 (2002). Crossref
63. W. Y. Kim, S. Hanada, T. Takasugi. Acta Mater. 46, 3593 (1998). Crossref
64. T. G. Nieh, W. C. Oliver. Scr. Metall. 23, 851 (1989). Crossref
65. M. Yoshida, Y. Shinoda, T. Akatsu, F. Wakai. J. Am. Ceram. Soc. 87, 1122 (2004). Crossref
66. F. Wakai, T. Nagano. J. Mater. Sci. 26, 241 (1991). Crossref
67. A. A. Sharif, M. L. Mecartney. Acta Mater. 51, 163 (2003). Crossref
68. T. Chen, F. A. Mohamed, M. L. Mecartney. Acta Mater. 54, 4415 (2006). Crossref
69. R. P. Dillon, D. K. Kim, J. E. Trujillo, W. M. Kriven, M. L. Mecartney. J. Mater. Res. 23, 556 (2008). Crossref
70. T. D. Wang, J. C. Huang. Mater. Trans. 42, 1781 (2001). Crossref
71. Y. Nishida, I. Sigematsu, H. Arima, J. C. Kim, T. Ando. J. Mater. Sci. Lett. 21, 465 (2002). Crossref
72. Y. Kawamura, T. Shibata, A. Inoue, T. Masumoto. Scr. Mater. 37, 431 (1997). Crossref
73. M. Bletry, P. Guyot, Y. Brechet, J. J. Blandin, J. L. Soubeyroux. Intermetallics. 12, 1051 (2004). Crossref
74. Y. Saotome, T. Hatori, T. Zhang, A. Inoue. Mater. Sci. Eng. A. 304 - 306, 716 (2001). Crossref
75. Y. Kawamura, T. Nakamura, A. Inoue. Scr. Mater. 39, 301 (1998). Crossref
76. Y. Kawamura, T. Itoi, T. Nakamura, A. Inoue. Sci. Eng. A. 304, 735 (2001). Crossref
77. B. Gun, K. J. Laws, M. Ferry. J. Non-Cryst. Solids. 352, 3896 (2006). Crossref
78. L. N. Hansen, M. E. Zimmerman, D. L. Kohlstedt. J. Geophys. Res. Solid Earth. 116 (B8), 1 (2011). Crossref
79. S. M. Schmid. Tectonophysics. 31, 21 (1976). Crossref
80. A. Dimanov, E. Rybacki, R. Wirth, G. Dresen. J. Struct. Eng. 29, 1049 (2007). Crossref
81. W. B. Durham, L. A. Stern, S. H. Kirby. J. Geophys. Res. Solid Earth. 106, 11031 (2001). Crossref
82. T. H. Jacka. Cold Reg. Sci. Technol. 8, 261 (1984). Crossref
83. X. Xu, T. Nishimura, N. Hirosaki, R. J. Xie, Y. Yamamoto, H. Tanaka. Acta Mater. 54, 255 (2006). Crossref
84. R. S. Mishra, A. K. Mukherjee, D. K. Mukhopadhyay, C. Suryanarayana, F. H. Froes. Scr. Mater. 34, 1765 (1996). Crossref
85. G. F. Wang, K. C. Chan, K. F. Zhang. Scr. Mater. 54, 765 (2006). Crossref
86. X. Zhou, D. M. Hulbert, J. D. Kuntz, J. E. Garay, A. K. Mukherjee. Superplasticity Of the nanostructured binary systems of zirconia-alumina-Spïnel ceramics by spark plasma sintering process, Advances in Ceramic Matrix Composites X 155: Proceedings of the 106th Annual Meeting of The American Ceramic Society. Indianapolis, Indiana, USA (2004) pp. 155 - 164. Crossref
87. G. E. Dieter. Mechanical metallurgy, Third ed. McGraw-Hill, London (1989).
88. M. Mulholland, T. Khraishi, Y. Shen, M. Horstemeyer. Int. J. Plast. 22 (9), 1728 (2006). Crossref
89. R. L. Sapra. Curr. Med. Res. and Prac. 4, 130 (2014). Crossref