journal article·2015-08Open access

Mesoscale investigations for the evolution of interfaces in plasticity

Irene J. Beyerlein, Jason R. Mayeur

Abstract

Abstract The ultra-high density of bimetal interfaces in nanolayered metal composites is responsible for exceptional five- to ten-fold increases in strength over that of the constituent phases. How interfaces cause such outstanding results is not fully understood. On the one hand, interfaces fundamentally alter the physical mechanisms responsible for plastic deformation—an important facet of the problem that has been intensely studied. On the other hand, plastic deformation also results in the creation of new interfaces. While this second facet holds equal importance, it has received comparatively less attention. Further, these two facets, coined interface-driven plasticity and plasticity-driven interfaces, are naturally coupled processes during deformation. The time and length scales characteristic of mesoscale characterization and simulation methods make them well suited for understanding their connection. Along these lines, here we focus on the use of mesoscale characterization and modeling to explore the role that bimetal interfaces play in their own self-development during severe plastic deformation. We demonstrate how mesoscale modeling can provide valuable insight into the design of materials processing techniques with stable interfaces in mind.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Microstructure and mechanical properties · Force Microscopy Techniques and Applications · Ion-surface interactions and analysis

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (77)

Show source-provided references
1. Lu · Science · 2010 · 328 · 31910.1126/science.1185866 ↗
2. Handwerker · JOM · 2014 · 66 · 132110.1007/s11837-014-1014-z ↗
3. Han · Acta Mater · 2014 · 63 · 15010.1016/j.actamat.2013.10.019 ↗
4. Han · Adv Mater · 2013 · 25 · 697510.1002/adma.201303400 ↗
5. Gleiter · Acta Mater · 2008 · 56 · 587510.1016/j.actamat.2008.08.028 ↗
6. Nizolek T, Mara NA, Avallone J, Beyerlein IJ, Pollock TM. Advanced Engineering Materials; 2014 [in Press]. http://dx.doi.org/10.1002/adem.201400324.10.1002/adem.201400324 ↗
7. Mara · J Mater Sci · 2014 · 49 · 649710.1007/s10853-014-8342-9 ↗
8. Beyerlein · Mater Today · 2013 · 16 · 44310.1016/j.mattod.2013.10.019 ↗
9. Beyerlein · J Mater Res · 2013 · 28 · 179910.1557/jmr.2013.21 ↗
10. Mara · Appl Phys Lett · 1903 · 92 · 231901
11. Monclus · Appl Phys Lett Mater · 2014 · 1 · 052103
12. Mechanical behavior of metallic nanolaminates
13. Zheng · Sci Reports · 2014 · 4 · 4226
14. Carpenter · Phil Mag · 2013 · 93 · 71810.1080/14786435.2012.731527 ↗
15. Spaepen · Nato Adv Sci Inst Series, Series E, Appl Sci · 2000 · 367 · 127
16. Misra · Acta Mater · 2005 · 53 · 481710.1016/j.actamat.2005.06.025 ↗
17. Martinez · Phys Rev B · 2014 · 90 · 05410310.1103/PhysRevB.90.054103 ↗
18. McCabe · Nat Commun · 2014 · 5 · 380610.1038/ncomms4806 ↗
19. Zheng · Acta Mater · 2012 · 60 · 585810.1016/j.actamat.2012.07.027 ↗
20. Zheng · Acta Mater · 2014 · 79 · 28210.1016/j.actamat.2014.07.017 ↗
21. Wang · JOM · 2014 · 66 · 10210.1007/s11837-013-0808-8 ↗
22. Hunter · APL Mater · 2013 · 1 · 03210910.1063/1.4820427 ↗
23. Abdolrahim · Int J Plast · 2014 · 52 · 3310.1016/j.ijplas.2013.04.002 ↗
24. Beyerlein · APL Mater · 2013 · 1 · 03211210.1063/1.4820424 ↗
25. Beyerlein · Acta Mater · 2013 · 61 · 748810.1016/j.actamat.2013.08.061 ↗
26. Zhang · Scripta Mater · 2012 · 68
27. Wang · Acta Mater · 2008 · 56 · 310910.1016/j.actamat.2008.03.003 ↗
28. Zhang · Acta Mater · 2014 · 79 · 7410.1016/j.actamat.2014.07.016 ↗
29. Beyerlein · Annu Rev Mater Res · 2014 · 44 · 32910.1146/annurev-matsci-070813-113304 ↗
30. Wang · Scripta Mater · 2011 · 64 · 108310.1016/j.scriptamat.2011.02.025 ↗
31. Beyerlein · Mater Res Lett · 2013 · 1 · 8910.1080/21663831.2013.782074 ↗
32. Beyerlein · Prog Mater Sci · 2009 · 54 · 42710.1016/j.pmatsci.2009.01.001 ↗
33. Kocks · 1998
34. Valiev · Prog Mater Sci · 2006 · 51 · 88110.1016/j.pmatsci.2006.02.003 ↗
35. Carpenter · Metall Mater Trans A-Phys Metall Mater Sci · 2014 · 45A · 219210.1007/s11661-013-2162-4 ↗
36. Beyerlein · Int J Plast · 2011 · 27 · 12110.1016/j.ijplas.2010.05.007 ↗
37. Yasuna · Mater Sci Eng, A · 2000 · 285 · 41210.1016/S0921-5093(00)00680-8 ↗
38. Carpenter · Mater. Res. Lett · 2015 · 3 · 5010.1080/21663831.2014.941954 ↗
39. Beyerlein · Proc Natl Acad Sci USA · 2014 · 111 · 438610.1073/pnas.1319436111 ↗
40. Beyerlein · JOM · 2012 · 64 · 119210.1007/s11837-012-0431-0 ↗
41. Engler · 2010
42. Carpenter · Acta Mater · 2012 · 60 · 157610.1016/j.actamat.2011.11.045 ↗
43. Beyerlein · Acta Mater · 2014 · 72 · 13710.1016/j.actamat.2014.03.041 ↗
44. Lee · Acta Mater · 2012 · 60 · 174710.1016/j.actamat.2011.12.007 ↗
45. Al-Fadhalah · Phil Mag · 2005 · 85 · 141910.1080/14786430412331333338 ↗
46. Misra · Acta Mater · 2004 · 52 · 238710.1016/j.actamat.2004.01.029 ↗
47. Yu-Zhang · Phil Mag · 2008 · 88 · 255910.1080/14786430802380485 ↗
48. Demkowicz · Phys Rev Lett · 2008 · 10010.1103/PhysRevLett.100.136102 ↗
49. Demkowicz · Acta Mater · 2011 · 59 · 774410.1016/j.actamat.2011.09.004 ↗
50. Kang · J Appl Phys · 2012 · 111 · 05353110.1063/1.3693015 ↗
51. Carpenter · J Appl Phys · 2013 · 11310.1063/1.4794388 ↗
52. Carpenter · Scripta Mater · 2012 · 67 · 33610.1016/j.scriptamat.2012.05.018 ↗
53. Carpenter · Adv Eng Mater · 2015 · 17 · 10910.1002/adem.201400210 ↗
54. Christian · Prog Mater Sci · 1995 · 39 · 110.1016/0079-6425(94)00007-7 ↗
55. Zhu · Prog Mater Sci · 2012 · 57 · 110.1016/j.pmatsci.2011.05.001 ↗
56. Han · Appl Phys Lett · 2012 · 100 · 01191110.1063/1.3675447 ↗
57. Yue · Nano Lett · 2012 · 12 · 404510.1021/nl3014132 ↗
58. Zheng · Nat Commun · 2013 · 4
59. Mayeur · Int J Plast · 2013 · 48 · 7210.1016/j.ijplas.2013.02.006 ↗
60. Kang · J Appl Phys · 2012 · 112 · 07350110.1063/1.4755789 ↗
61. Mayeur · Materials · 2014 · 7 · 30210.3390/ma7010302 ↗
62. Hansen · Int J Plast · 2013 · 49 · 7110.1016/j.ijplas.2013.03.001 ↗
63. Roters · Acta Mater · 2010 · 58 · 115210.1016/j.actamat.2009.10.058 ↗
64. Knezevic · Comput Method Appl M · 2014 · 277 · 23910.1016/j.cma.2014.05.003 ↗
65. Bieler · Int J Plast · 2009 · 25 · 165510.1016/j.ijplas.2008.09.002 ↗
66. Wang · Metall Mater Trans A-Phys Metall Mater Sci · 2011 · 42A · 62610.1007/s11661-010-0249-8 ↗
67. Anahid · J Mech Phys Solids · 2011 · 59 · 215710.1016/j.jmps.2011.05.003 ↗
68. Jia · Acta Mater · 2013 · 61 · 459110.1016/j.actamat.2013.04.029 ↗
69. Embury · Acta Metall Mater · 1994 · 42 · 205110.1016/0956-7151(94)90030-2 ↗
70. Werner · Acta Metall Mater · 1990 · 38 · 53310.1016/0956-7151(90)90159-E ↗
71. Patriarca · Mater Sci Eng A-Struct · 2013 · 588 · 30810.1016/j.msea.2013.08.050 ↗
72. Kumar · Acta Mater · 2003 · 51 · 38710.1016/S1359-6454(02)00421-4 ↗
73. Kumar · Acta Mater · 2003 · 51 · 574310.1016/j.actamat.2003.08.032 ↗
74. Wu · Phys Rev Lett · 2009 · 103
75. Lehoczky · J Appl Phys · 1978 · 49 · 547910.1063/1.324518 ↗
76. Lee · Scr Metall · 1989 · 23 · 79910.1016/0036-9748(89)90534-6 ↗
77. Mayeur · Int J Plast · 2015 · 65 · 20610.1016/j.ijplas.2014.08.013 ↗