Statistics of dislocation avalanches in FCC and BCC metals: dislocation mechanisms and mean swept distances across microsample sizes and temperatures

Abstract

Plastická deformace v krystalických materiálech sestává ze souboru kolektivních dislokačních skluzových procesů, které u mikroskopických vzorků vedou k deformačním nestabilitám v podobě náhlých přívalů deformace. Abychom odhalili kombinovaný vliv krystalické struktury, velikosti vzorku a teploty v těchto procesech, provedli jsme komplexní soubor posunem řízených jednoosých tlakových experimentů pro mikrometrické vzorky ve spojení s rozsáhlými atomistickými simulacemi metodou molekulárními dynamiky a fyzikálními simulacemi diskrétní dislokační dynamiky. Výsledky naznačují, že plastické deformační nestability sestávají z mnoha jednotlivých dislokačních skluzových událostí, které se rozprostírají v nepatrných časových intervalech. Distribuce velikosti těchto událostí vykazují postupný přechod z počátečního režimu s mocninnou závislostí k režimu velkých lavinových událostí, která začíná na mezní hodnotě skluzu sc. Tento mezní skluz poskytuje statistické měřítko charakteristické střední vzdálenosti dislokace, která umožňuje změnu režimu lavinových distribucí ve srovnání s archetypálními dislokačními mechanismy v FCC a BCC kovech. Naše statistické analýzy poskytují způsob charakterizace plasticity kovů i porozumění vlivu velikosti vzorku a limitám mechanické spolehlivost na malých škálách.