Statistics of dislocation avalanches in FCC and BCC metals: dislocation mechanisms and mean swept distances across microsample sizes and temperatures
| dc.contributor.author | Alcalá, Jorge | |
| dc.contributor.author | Očenášek, Jan | |
| dc.contributor.author | Varillas, Javier | |
| dc.contributor.author | El-Awady, Jaafar A. | |
| dc.contributor.author | Wheeler, Jeffrey M. | |
| dc.contributor.author | Michler, Johann | |
| dc.date.accessioned | 2021-02-08T11:00:31Z | |
| dc.date.available | 2021-02-08T11:00:31Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description.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. | cs |
| dc.description.abstract-translated | Plastic deformation in crystalline materials consists of an ensemble of collective dislocation glide processes, which lead to strain burst emissions in micro-scale samples. To unravel the combined role of crystalline structure, sample size and temperature on these processes, we performed a comprehensive set of strict displacement-controlled micropillar compression experiments in conjunction with large-scale molecular dynamics and physics-based discrete dislocation dynamics simulations. The results indicate that plastic strain bursts consist of numerous individual dislocation glide events, which span over minuscule time intervals. The size distributions of these events exhibit a gradual transition from an incipient power-law slip regime (spanning ≈ 2.5 decades of slip sizes) to a large avalanche domain (spanning ≈ 4 decades of emission probability) at a cut-off slip magnitude sc . This cut-off slip provides a statistical measure to the characteristic mean dislocation swept distance, which allows for the scaling of the avalanche distributions vis-à-vis the archetypal dislocation mechanisms in face-centered cubic (FCC) and body-centered cubic (BCC) metals. Our statistical findings provide a new pathway to characterizing metal plasticity and towards comprehension of the sample size effects that limit the mechanical reliability in small-scale structures. | en |
| dc.format | 14 s. | cs |
| dc.format.mimetype | application/pdf | |
| dc.identifier.citation | ALCALÁ, J., OČENÁŠEK, J., VARILLAS, J., EL-AWADY, J. A., WHEELER, J. M., MICHLER, J. Statistics of dislocation avalanches in FCC and BCC metals: dislocation mechanisms and mean swept distances across microsample sizes and temperatures. Scientific Reports, 2020, roč. 10, č. 1. ISSN 2045-2322. | cs |
| dc.identifier.document-number | 587637100031 | |
| dc.identifier.doi | 10.1038/s41598-020-75934-5 | |
| dc.identifier.issn | 2045-2322 | |
| dc.identifier.obd | 43931927 | |
| dc.identifier.uri | 2-s2.0-85095117548 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11025/42658 | |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.project.ID | EF15_003/0000358/Výpočetní a experimentální design pokročilých materiálů s novými funkcionalitami | cs |
| dc.publisher | Nature Research | en |
| dc.relation.ispartofseries | Scientific Reports | en |
| dc.rights | © Nature Research | en |
| dc.rights.access | openAccess | en |
| dc.subject | nanomateriály | cs |
| dc.subject | strukturní materiály | cs |
| dc.subject | dislokace | cs |
| dc.subject.translated | Nanoscale materials | en |
| dc.subject.translated | Structural materials | en |
| dc.subject.translated | Techniques and instrumentation | en |
| dc.subject.translated | Theory and computation | en |
| dc.title | Statistics of dislocation avalanches in FCC and BCC metals: dislocation mechanisms and mean swept distances across microsample sizes and temperatures | en |
| dc.title.alternative | Statistika dislokačních lavin v FCC a BCC kovech: mechanismus dislokací a střední dráha dislokací napříč velikostmi a teplotami mikrovzorků | cs |
| dc.type | článek | cs |
| dc.type | article | en |
| dc.type.status | Peer-reviewed | en |
| dc.type.version | publishedVersion | en |