Efecto de tamaño de sangría

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Los valores de dureza más altos se miden a profundidades de sangría más bajas que corresponden a áreas de sangría más pequeñas. Se cree que el aumento de la dureza medida es el resultado de dislocaciones geométricamente necesarias. es la dureza debida únicamente a las dislocaciones almacenadas estadísticamente sin el impacto de las dislocaciones geométricamente necesarias.

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El efecto del tamaño de la sangría (ISE) es la observación de que la dureza tiende a aumentar a medida que el tamaño de la sangría disminuye a pequeñas escalas. ^[1]^[2] Cuando se crea una sangría (cualquier marca pequeña, pero generalmente hecha con una herramienta especial) durante la prueba del material, la dureza del material no es constante. A pequeña escala, los materiales serán más duros que a gran escala. Para el efecto de tamaño de la hendidura convencional, cuanto menor sea la hendidura, mayor será la diferencia de dureza. El efecto se ha observado a través de mediciones de nanoindentación y microindentación a diferentes profundidades. Las dislocaciones aumentan la dureza del material al aumentar la tensión de flujoa través de mecanismos de bloqueo de la dislocación. ^[3]^{[ aclaración necesaria ] Los} materiales contienen dislocaciones almacenadas estadísticamente (SSD) que se crean por deformación homogénea y dependen del material y las condiciones de procesamiento. ^[4] Las dislocaciones geométricamente necesarias (GND) por otro lado se forman, además de las dislocaciones estadísticamente presentes, para mantener la continuidad dentro del material.

Estas dislocaciones adicionales geométricamente necesarias (GND) aumentan aún más la tensión de flujo en el material y, por lo tanto, la dureza medida. La teoría sugiere que el flujo de plástico se ve afectado tanto por la deformación como por el tamaño del gradiente de deformación experimentado en el material. ^[5]^[6] Las hendiduras más pequeñas tienen gradientes de deformación más altos en relación con el tamaño de la zona plástica y, por lo tanto, tienen una dureza medida más alta en algunos materiales.

Punta penetradora que genera dislocaciones geométricamente necesarias

Para fines prácticos, este efecto significa que la dureza en los regímenes bajos de micro y nano no puede compararse directamente si se mide utilizando diferentes cargas. Sin embargo, el beneficio de este efecto es que se puede utilizar para medir los efectos de los gradientes de deformación sobre la plasticidad . Se han desarrollado varios modelos nuevos de plasticidad utilizando datos de estudios de efecto de tamaño de indentación, ^[4] que se pueden aplicar a situaciones de alto gradiente de deformación, como películas delgadas. ^[7]

Referencias

^ Pharr, George M .; Herbert, Erik G .; Gao, Yanfei (junio de 2010). "El efecto del tamaño de la sangría: un examen crítico de las observaciones experimentales y las interpretaciones mecanicistas". Revisión anual de la investigación de materiales . 40 (1): 271-292. Código bibliográfico : 2010AnRMS..40..271P . doi : 10.1146 / annurev-matsci-070909-104456 . ISSN 1531-7331 .
^ Sargent, PM (1985), "Uso del efecto del tamaño de sangría en la microdureza para la caracterización de materiales", Técnicas de microindentación en ciencia e ingeniería de materiales , ASTM International, págs. 160-160-15, doi : 10.1520 / stp32956s , ISBN 978-0-8031-0441-9
^ Askeland, Donald R. (2016). La ciencia y la ingeniería de materiales . Wright, Wendelin J. (Séptima ed.). Boston, MA: Aprendizaje Cengage. págs. 111-118. ISBN 9781305076761. OCLC 903959750 .
↑ ^a ^b Nix, William D .; Gao, Huajian (octubre de 1997). "Efectos de tamaño de indentación en materiales cristalinos: una ley para la plasticidad del gradiente de deformación". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . 46 (3): 411–425. doi : 10.1016 / s0022-5096 (97) 00086-0 . ISSN 0022-5096 .
^ Fischer-Cripps, Anthony C. (2000). Introducción a la mecánica de contactos . Nueva York: Springer. ISBN 0387989145. OCLC 41991465 .
^ Wu, Theodore; Hutchinson, John; Fleck, N. (1997). "Plasticidad de gradiente de deformación". Avances en Mecánica Aplicada . 33 . Ciencia de Elsevier. pag. 296. ISBN 9780080564111.
^ Voyiadjis, George; Yaghoobi, Mohammadreza (23 de octubre de 2017). "Revisión del efecto de tamaño de nanoindentación: experimentos y simulación atomística" . Cristales . 7 (10): 321. doi : 10.3390 / cryst7100321 . ISSN 2073-4352 .

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[1] Pharr, George M .; Herbert, Erik G .; Gao, Yanfei (junio de 2010). "El efecto del tamaño de la sangría: un examen crítico de las observaciones experimentales y las interpretaciones mecanicistas". Revisión anual de la investigación de materiales . 40 (1): 271-292. Código bibliográfico : 2010AnRMS..40..271P . doi : 10.1146 / annurev-matsci-070909-104456 . ISSN 1531-7331 .

[2] Sargent, PM (1985), "Uso del efecto del tamaño de sangría en la microdureza para la caracterización de materiales", Técnicas de microindentación en ciencia e ingeniería de materiales , ASTM International, págs. 160-160-15, doi : 10.1520 / stp32956s , ISBN 978-0-8031-0441-9

[3] Askeland, Donald R. (2016). La ciencia y la ingeniería de materiales . Wright, Wendelin J. (Séptima ed.). Boston, MA: Aprendizaje Cengage. págs. 111-118. ISBN 9781305076761. OCLC 903959750 .

[:0-4] Nix, William D .; Gao, Huajian (octubre de 1997). "Efectos de tamaño de indentación en materiales cristalinos: una ley para la plasticidad del gradiente de deformación". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . 46 (3): 411–425. doi : 10.1016 / s0022-5096 (97) 00086-0 . ISSN 0022-5096 .

[5] Fischer-Cripps, Anthony C. (2000). Introducción a la mecánica de contactos . Nueva York: Springer. ISBN 0387989145. OCLC 41991465 .

[6] Wu, Theodore; Hutchinson, John; Fleck, N. (1997). "Plasticidad de gradiente de deformación". Avances en Mecánica Aplicada . 33 . Ciencia de Elsevier. pag. 296. ISBN 9780080564111.

[7] Voyiadjis, George; Yaghoobi, Mohammadreza (23 de octubre de 2017). "Revisión del efecto de tamaño de nanoindentación: experimentos y simulación atomística" . Cristales . 7 (10): 321. doi : 10.3390 / cryst7100321 . ISSN 2073-4352 .

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