Continuum understanding of twin formation near grain boundaries of FCC metals with low stacking fault energy

Deformation twinning from grain boundaries is often observed in face-centered cubic metals with low stacking fault energy. One of the possible factors that contribute to twinning origination from grain boundaries is the intergranular interactions during deformation. Nonetheless, the influence of mechanical interaction among grains on twin evolution has not been fully understood. In spite of extensive experimental and modeling efforts on correlating microstructural features with their twinning behavior, a clear relation among the large aggregate of grains is still lacking. In this work, we characterize the micromechanics of grain-to-grain interactions that contribute to twin evolution by investigating the mechanical twins near grain boundaries using a full-field crystal plasticity simulation of a twinning-induced plasticity steel deformed in uniaxial tension at room temperature. Microstructures are first observed through electron backscatter diffraction technique to obtain data to reconstruct a statistically equivalent microstructure through synthetic microstructure building. Grain-to-grain micromechanical response is analyzed to assess the collective twinning behavior of the microstructural volume element under tensile deformation. Examination of the simulated results reveal that grain interactions are capable of changing the local mechanical behavior near grain boundaries by transferring strain across grain boundary or localizing strain near grain boundary.116Ysciescopu

Toward architecturing of metal composites by twist extrusion

The paper presents a new route for realizing the concept of architecturing of composites by severe plastic deformation. The proposed route involves multi-pass twist extrusion of a composite with fibers. The potential of the method is first illustrated by mathematical modeling and then tested through pilot processing of a composite consisting of a copper matrix and a single aluminum fiber. Metallographic analysis revealed an unexpected shape of the fiber after processing. Finite element simulations were performed to understand the evolution of the fiber shape and to optimize the processing regime for achieving improved reinforcements in twist-extruded composites

Вихревое течение металла при винтовой экструзии

Гвинтова екструзія (ГЕ) – спосіб деформування металів для обробки довгомірних металевих виробів за допомогою простого зсуву. Це дозволяє отримувати мікроструктури і текстури в заготовках кардинально відмінні від тих, що отримані за допомогою звичайної екструзії. Представлене дослідження направлене на дослідження вихрової течії при ГЕ, якій раніше не приділялося достатньої уваги в літературі. А саме: розглядається механізм вихрової течії та її вплив на мікроструктуру на різних рівнях. Для експериментального вивчення кінематики течії матеріалу заготовок при ВЕ використаний удосконалений метод візіопластічності. На відміну від останнього він полягає в тому, що для визначення напружено-деформованого стану оброблюваної заготовки використовується кинематически-можливе поле швидкостей з варійованим параметром, визначальним шляхом ідентифікації за критерієм найкращої відповідності теоретичних ліній струму і експериментальних. Також запропоновані перспективи застосування вихрової течії в ГЕ.Twist extrusion (TE) is a metal forming technique for processing long metallic products by simple shear. This allows producing microstructures and textures of the billets radically different from those produced by conventional extrusion. The current study aims at investigation of vortex flow in TE that previously received little attention in the literature. Particularly, the mechanism of the vortex flow and its effects on the microstructure at different scales are elucidated. For the experimental study of the kinematics of the flow of material workpieces of twist extrusion processed was used improved method of plasticity theory. According them the latter lies in the fact that to determine the stress-strain state of the workpiece is used kinematically admissible velocity fields with variable parameter determined by identifying the criterion of best fit lines of current theoretical and experimental. Prospective applications of vortex flow in TE are also discussed.Винтовая экструзия (ВЭ) – способ деформирования металлов для обработки длинномерных металлических изделий с помощью простого сдвига. Это позволяет получать микроструктуры и текстуры в заготовках радикально отличающиеся от тех, которые получены с помощью обычной экструзии. Данное исследование направлено на изучение вихревого течения при ВЭ, которому ранее не уделялось достаточного внимания в литературе. В частности, рассматривается механизм вихревого течения и его влияние на микроструктуру на различных уровнях. Для экспериментального изучения кинематики течения материала заготовок при ВЭ использован усовершенствованный метод визиопластичности. Отличие от последнего заключается в том, что для определения напряженно-деформированного состояния обрабатываемой заготовки используется кинематически-возможное поле скоростей с варьируемым параметром, определяемым путем идентификации по критерию наилучшего соответствия теоретических линий тока и экспериментальных. Также предложены перспективы применения вихревого течения в ВЭ

ВИХРЕВОЕ ТЕЧЕНИЕ ПРИ ВИНТОВОЙ ЭКСТРУЗИИ

Twist extrusion (TE) is a metal forming technique for processing long metallic products by simple shear. This allows producing microstructures and textures of the billets radically different from those produced by conventional extrusion. The current study aims at investigation of vortex flow in TE that previously received little attention in the literature. Particularly, the mechanism of the vortex flow and its effects on the microstructure at different scales are elucidated.For the experimental study of the kinematics of the flow of material workpieces of twist extrusion processed was used improved method of plasticity theory. According them the latter lies in the fact that to determine the stress-strain state of the workpiece is used kinematically admissible velocity fields with variable parameter determined by identifying the criterion of best fit lines of current theoretical and experimental.Prospective applications of vortex flow in TE are also discussed.Винтовая экструзия (ВЭ) - способ деформирования металлов для обработки длинномерных металлических изделий с помощью простого сдвига. Это позволяет получать микроструктуры и текстуры в заготовках радикально отличающиеся от тех, которые получены с помощью обычной экструзии. Данное исследование направлено на изучение вихревого течения при ВЭ, которому ранее не уделялось достаточного внимания в литературе. В частности, рассматривается механизм вихревого течения и его влияние на микроструктуру на различных уровнях. Для экспериментального изучения кинематики течения материала заготовок при ВЭ использован усовершенствованный метод визиопластичности. Отличие от последнего заключается в том, что для определения напряженно-деформированного состояния обрабатываемой заготовки используется кинематически-возможное поле скоростей с варьируемым параметром, определяемым путем идентификации по критерию наилучшего соответствия теоретических линий тока и экспериментальных. Также предложены перспективы применения вихревого течения в ВЭ.Гвинтова екструзія (ГЕ) – спосіб деформування металів для обробки довгомірних металевих виробів за допомогою простого зсуву. Це дозволяє отримувати мікроструктури і текстури в заготовках кардинально відмінні від тих, що отримані за допомогою звичайної екструзії. Представлене дослідження направлене на дослідження вихрової течії при ГЕ, якій раніше не приділялося достатньої уваги в літературі. А саме: розглядається механізм вихрової течії та її вплив на мікроструктуру на різних рівнях. Для експериментального вивчення кінематики течії матеріалу заготовок при ВЕ використаний удосконалений метод візіопластічності. На відміну від останнього вiн полягає в тому, що для визначення напружено-деформованого стану оброблюваної заготовки використовується кинематически-можливе поле швидкостей з варійованим параметром, визначальним шляхом ідентифікації за критерієм найкращої відповідності теоретичних ліній струму і експериментальних. Також запропоновані перспективи застосування вихрової течії в ГЕ

Ga-doped indium oxide nanowire phase change random access memory cells

Phase change random access memory (PCRAM) devices are usually constructed using tellurium based compounds, but efforts to seek other materials providing desirable memory characteristics have continued. We have fabricated PCRAM devices using Ga-doped In2O3 nanowires with three different Ga compositions (Ga/(In + Ga) atomic ratio: 2.1%, 11.5% and 13.0%), and investigated their phase switching properties. The nanowires (similar to 40 nm in diameter) can be repeatedly switched between crystalline and amorphous phases, and Ga concentration-dependent memory switching behavior in the nanowires was observed with ultra-fast set/reset rates of 80 ns/20 ns, which are faster than for other competitive phase change materials. The observations of fast set/reset rates and two distinct states with a difference in resistance of two to three orders of magnitude appear promising for nonvolatile information storage. Moreover, we found that increasing the Ga concentration can reduce the power consumption and resistance drift; however, too high a level of Ga doping may cause difficulty in achieving the phase transition.X1143sciescopu

Aluminum alloy compositions and properties extracted from a corpus of scientific manuscripts and US patents

AbstractResearchers continue to explore and develop aluminum alloys with new compositions and improved performance characteristics. An understanding of the current design space can help accelerate the discovery of new alloys. We present two datasets: 1) chemical composition, and 2) mechanical properties for predominantly wrought aluminum alloys. The first dataset contains 14,884 entries on aluminum alloy compositions extracted from academic literature and US patents using text processing techniques, including 550 wrought aluminum alloys which are already registered with the Aluminum Association. The second dataset contains 1,278 entries on mechanical properties for aluminum alloys, where each entry is associated with a particular wrought series designation, extracted from tables in academic literature.</jats:p

Plastic Deformation Behavior and Microstructural Evolution of Al-Core/Cu-Sheath Composites in Multi-pass Caliber Rolling

Plastic deformation behavior and microstructural evolution of an Al-core/Cu-sheath composite during multi-pass caliber rolling are investigated using the finite element simulations and experimental analyses. The simulated equivalent plastic strains generated by 1 to 7 pass caliber rolling are correlated with the hardness values and microstructures measured in the longitudinal cross sections of the specimens. The average strains developed in the Al-core and Cu-sheath are almost identical, which satisfy the quasi-isostrain condition in composites with inner soft and outer hard materials. Both the Al-core and Cu-sheath exhibit increasing hardness, but decreasing hardening rates with an increase in the number of passes. The increasing hardness with an increase in the number of caliber rolling passes is attributable to the combined effect of increased dislocation density and decreased grain size. The simulated results for the hardness were shown to be in good agreement with the experimental data for Cu and Al. It was concluded that the finite element method is well placed as a tool for describing and predicting deformation behaviors during caliber rolling.X1111sciescopu