Выпуски

 / 

2011

 / 

Ноябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Прочность и пластичность нанокристаллических материалов и наноразмерных кристаллов


Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

Обзор посвящён проблеме влияния границ зёрен и поверхности кристаллов на деформационные и прочностные свойства нанокристаллических и наноразмерных материалов, главным образом металлических. Приведены основные экспериментальные факты, касающиеся механического поведения нанокристаллических материалов, сделан теоретический анализ найденных закономерностей на основе уравнений дислокационной кинетики, учитывающих свойства границ зёрен как источников, стоков и барьеров для дислокаций. В рамках аналогичного подхода обсуждаются размерные эффекты при пластической деформации отдельных микро- и нанокристаллов с учётом поверхности кристалла как преимущественного источника и стока для дислокаций.

Текст pdf (622 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0181.201111a.1129
PACS: 61.72.Cc, 61.82.Rx, 62.20.fq, 62.25.−g (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0181.201111a.1129
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2011/11/a/
000300172000001
2-s2.0-84857267955
2011PhyU...54.1091M
Цитата: Малыгин Г А "Прочность и пластичность нанокристаллических материалов и наноразмерных кристаллов" УФН 181 1129–1156 (2011)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 3 марта 2011, доработана: 15 апреля 2011, 20 апреля 2011

English citation: Malygin G A “Strength and plasticity of nanocrystalline materials and nanosized crystalsPhys. Usp. 54 1091–1116 (2011); DOI: 10.3367/UFNe.0181.201111a.1129

Список литературы (228) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (46) Похожие статьи (20)

  1. Gleiter H Prog. Mater. Sci. 33 223 (1989)
  2. Sherby O D, Wadsworth J Prog. Mater. Sci. 33 169 (1989)
  3. Chokshi A H et al. Scripta Metallurg. 23 1679 (1989)
  4. Малыгин Г А ФТТ 37 2281 (1995); Malygin G A Phys. Solid State 37 1248 (1995)
  5. Masumura R A, Hazzledine P M, Pande C S Acta Mater. 46 4527 (1998)
  6. Conrad H, Narayan J Scripta Mater. 42 1025 (2000)
  7. Valiev R Z, Islamgaliev R K, Alexandrov I V Prog. Mater. Sci. 45 103 (2000)
  8. Рыбин В В Большие пластические деформации и разрушение металлов (М: Металлургия, 1986)
  9. Zhilyaev A P, Langdon T G Prog. Mater. Sci. 53 893 (2008)
  10. Абросимова Г Е и др. ФТТ 49 983 (2007); Abrosimova G E et al. Phys. Solid State 49 1034 (2007)
  11. Lee M H et al. Scripta Mater. 58 651 (2008)
  12. Глезер А М, Манаенков С Е, Пермякова И Е Изв. РАН Сер. физ. 71 1745 (2007); Glezer A M, Manaenkov S E, Permyakova I E Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 71 1702 (2007)
  13. Brenner S S J. Appl. Phys. 27 1484 (1956)
  14. Brenner S S J. Appl. Phys. 28 1023 (1957)
  15. Надгорный Э М и др. УФН 67 625 (1959); Nadgornyi E M et al. Sov. Phys. Usp. 2 282 (1959)
  16. Uchic M D et al. Science 305 986 (2004)
  17. Greer J R, Nix W D Appl. Phys. A 80 1625 (2005)
  18. Greer J R, Oliver W C, Nix W D Acta. Mater. 53 1821 (2005)
  19. Haque M A, Saif M T A Sensors Actuators A 97-98 239 (2002)
  20. Fleck N A et al. Acta Metallurg. Mater. 42 475 (1994)
  21. Stölken J S, Evans A G Acta Mater. 46 5109 (1998)
  22. Evans A G, Hutchinson J W Acta. Mater. 57 1675 (2009)
  23. Nix W D, Gao H J. Mech. Phys. Solids 46 411 (1998)
  24. Suresh S, Nieh T-G, Choi B W Scripta Mater. 41 951 (1999)
  25. Головин Ю И ФТТ 50 2113 (2008); Golovin Yu I Phys. Solid State 50 2205 (2008)
  26. Funakubo H (Ed.) Shape Memory Alloys (New York: Gordon and Breach, 1984)
  27. Лихачев В А, Кузьмин С Л, Каменцева З П Эффект памяти формы (Л: Изд-во ЛГУ, 1987)
  28. Хачин В Н, Пушин В Г, Кондратьев В В Никелид титана: структура и свойства (М: Наука, 1992)
  29. Малыгин Г А УФН 171 187 (2001); Malygin G A Phys. Usp. 44 173 (2001)
  30. Васильев А Н и др. УФН 173 577 (2003); Vasil'ev A N et al. Phys. Usp. 46 559 (2003)
  31. Kohl M Shape Memory Microactuators (Berlin: Springer, 2004)
  32. San Juan J, Nó M L, Schuh C A Adv. Mater. 20 272 (2008)
  33. Малыгин Г А ФТТ 50 1480 (2008); Malygin G A Phys. Solid State 50 1538 (2008)
  34. Yang H-S, Bhadeshia H K D H Scripta Mater. 60 493 (2009)
  35. Frick C P, Orso S, Arzt E Acta Mater. 55 3845 (2007)
  36. Frick C P et al. Scripta Mater. 59 7 (2008)
  37. Chen Y, Schuh C A Acta Mater. 59 537 (2011)
  38. Малыгин Г А ЖТФ 79 (12) 60 (2009); Malygin G A Tech. Phys. 54 1782 (2009)
  39. Meyers M A, Mishra A, Benson D J Prog. Mater. Sci. 51 427 (2006)
  40. Малыгин Г А ФТТ 49 961 (2007); Malygin G A Phys. Solid State 49 1013 (2007)
  41. Dao M et al. Acta Mater. 55 4041 (2007)
  42. Armstrong R W Mechanical Properties of Nanocrystalline Materials (Ed. J C M Li) (Hackensack, NJ: World Sci. Publ., 2009), Ch. 3
  43. Андриевский Р А, Глезер А М УФН 179 337 (2009); Andrievski R A, Glezer A M Phys. Usp. 52 315 (2009)
  44. Uchic M D, Shade P A, Dimiduk D M Annu. Rev. Mater. Res. 39 361 (2009)
  45. Dehm G Prog. Mater. Sci. 54 664 (2009)
  46. Scripta Mater. 48 (2) (2003)
  47. Van Swygenhoven H, Farkas D, Caro A Phys. Rev. B 62 831 (2000)
  48. Hasnaoui A, Derlet P M, Van Swygenhoven H Acta Mater. 52 2251 (2004)
  49. Wolf D et al. Acta Mater. 53 1 (2005)
  50. Куксин А Ю, Стегайлов В В, Янилкин А В ФТТ 50 1984 (2008); Kuksin A Yu, Stegailov V V, Yanilkin A V Phys. Solid State 50 2069 (2008)
  51. Zhou C, Biner S B, LeSar R Acta Mater. 58 1565 (2010)
  52. Espinosa H D et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 16933 (2005)
  53. Rao S I et al. Acta Mater. 56 3245 (2008)
  54. Fertig R S, Baker S P Prog. Mater. Sci. 54 874 (2009)
  55. Motz C et al. Acta Mater. 57 1744 (2009)
  56. Малыгин Г А УФН 169 979 (1999); Malygin G A Phys. Usp. 42 887 (1999)
  57. Shi J, Zikry M A Mater. Sci. Eng. A 520 121 (2009)
  58. Малыгин Г А ФТТ 52 48 (2010); Malygin G A Phys. Solid State 52 49 (2010)
  59. Gryaznov V G et al. J. Mater. Sci. 28 4359 (1993)
  60. Гуткин М Ю, Овидько И А Физическая механика деформируемых наноструктур. Т. 1. Нанокристаллические материалы (СПб.: Янус, 2003)
  61. Колесникова А Л, Овидько И А, Романов А Е Письма в ЖТФ 33 (15) 26 (2007); Kolesnikova A L, Ovid'ko I A, Romanov A E Tech. Phys. Lett. 33 641 (2007)
  62. Гуткин М Ю, Овидько И А ФТТ 50 630 (2008); Gutkin M Yu Ovid'ko I A Phys. Solid State 50 655 (2008)
  63. Поздняков В А, Глезер А М ФТТ 44 705 (2002); Pozdnyakov V A, Glezer A M Phys. Solid State 44 732 (2002)
  64. Глезер А М Изв. РАН Сер. физ. 67 810 (2003); Glezer A M Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 67 893 (2003)
  65. Park H S, Gall K, Zimmerman J A Phys. Rev. Lett. 95 255504 (2005)
  66. Малыгин Г А ФТТ 43 1286 (2001); Malygin G A Phys. Solid State 43 1339 (2001)
  67. Inagaki H Z. Metallk. 83 97 (1992); Inagaki H Z. Metallk. 83 304 (1992)
  68. Pinsook U, Ackland G J Phys. Rev. B 62 5427 (2000)
  69. Howe J M, Pond R C, Hirth J P Prog. Mater. Sci. 54 792 (2009)
  70. Tu J et al. J. Mater. Sci. 29 1662 (1994)
  71. Глезер А М, Блинова Е Н, Поздняков В А Изв. РАН Сер. физ. 66 1263 (2002)
  72. Giga A et al. Scripta Mater. 55 143 (2006)
  73. Wang Y M, Ma E Appl. Phys. Lett. 83 3165 (2003)
  74. Wei Q et al. Mater. Sci. Eng. A 381 71 (2004)
  75. Cheng S et al. Acta Mater. 53 1521 (2005)
  76. Asaro R J, Suresh S Acta Mater. 53 3369 (2005)
  77. Chen J, Lu L, Lu K Scripta Mater. 54 1913 (2006)
  78. Wang Y M, Hamza A V, Ma E Acta Mater. 54 2715 (2006)
  79. Малыгин Г А ФТТ 49 2161 (2007); Malygin G A Phys. Solid State 49 2266 (2007)
  80. Detor A J, Schuh C A Acta Mater. 55 371 (2007); Trelewicz J R, Schuh C A Acta Mater. 55 5948 (2007)
  81. Wei Q et al. Appl. Phys. Lett. 81 1240 (2002)
  82. Jia D, Ramesh K T, Ma E Acta Mater. 51 3495 (2003)
  83. Малыгин Г А ФТТ 51 1709 (2009); Malygin G A Phys. Solid State 51 1814 (2009)
  84. Nachum S et al. Mater. Sci. Eng. A 527 5065 (2010)
  85. Wang Y et al. Nature 419 912 (2002)
  86. Gil Sevillano J, Aldazabal J Scripta Mater. 51 795 (2004)
  87. Поздняков В А Изв. РАН Сер. физ. 71 1751 (2007); Pozdnyakov V A Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 71 1708 (2007)
  88. Малыгин Г А ФТТ 50 990 (2008); Malygin G A Phys. Solid State 50 1056 (2008)
  89. Phaniraj M P, Prasad M J N V, Chokshi A H Mater. Sci. Eng. A 463 231 (2007)
  90. Малыгин Г А ФТТ 50 1013 (2008); Malygin G A Phys. Solid State 50 1032 (2008)
  91. Sasaki T T, Ohkubo T, Hono K Acta Mater. 57 3529 (2009)
  92. Srinivasarao B et al. Acta Mater. 57 3277 (2009)
  93. Lu L et al. Science 304 422 (2004)
  94. Ma E et al. Appl. Phys. Lett. 85 4932 (2004)
  95. Lu L et al. Acta Mater. 53 2169 (2005)
  96. Chen X H, Lu L Scripta Mater. 57 133 (2007)
  97. Lu L et al. Science 323 607 (2009)
  98. Lu K, Lu L, Suresh S Science 324 349 (2009)
  99. Lu L et al. Scripta Mater. 60 1062 (2009)
  100. Lu L et al. Acta Mater. 57 4933 (2009)
  101. Wang G et al. Mater. Sci. Eng. A 527 4270 (2010)
  102. Li J C M, Chou Y T Metallurg. Trans. 1 1145 (1970)
  103. Youssef K M et al. Appl. Phys. Lett. 87 091904 (2005)
  104. Wu X-L, Ma E Appl. Phys. Lett. 88 231911 (2006)
  105. Bitzek E et al. Acta Mater. 56 4846 (2008)
  106. Dorn J E, Rajnak S Trans. Metal. Soc. AIME 230 1052 (1964)
  107. Малыгин Г А ФММ 58 360 (1984)
  108. Cross M C, Hohenberg P C Rev. Mod. Phys. 65 851 (1993)
  109. Малыгин Г А ФТТ 37 3 (1995); Malygin G A Phys. Solid State 37 1 (1995)
  110. Han Z et al. Appl. Phys. Lett. 93 231912 (2008)
  111. Chen M Annu. Rev. Mater. Res. 38 445 (2008)
  112. Малыгин Г А ФТТ 47 236 (2005); Malygin G A Phys. Solid State 47 246 (2005)
  113. Малыгин Г А ФТТ 47 632 (2005); Malygin G A Phys. Solid State 47 656 (2005)
  114. Малыгин Г А ФТТ 47 870 (2005); Malygin G A Phys. Solid State 47 896 (2005)
  115. Малыгин Г А ФТТ 53 341 (2011); Malygin G A Phys. Solid State 53 363 (2011)
  116. Shen Y F et al. Scripta Mater. 52 989 (2005)
  117. Zhang Y, Tao N R, Lu K Scripta Mater. 60 211 (2009)
  118. Li Y S, Tao N R, Lu K Acta Mater. 56 230 (2008)
  119. Sanders P G, Eastman J A, Weertman J R Acta Mater. 45 4019 (1997)
  120. Wang H L, Wang Z B, Lu K Acta Mater. 59 1818 (2011)
  121. Zhu T et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 3031 (2007)
  122. Jin Z-H et al. Acta Mater. 56 1126 (2008)
  123. Lian J, Baudelet B Mater. Sci. Eng. 84 157 (1986)
  124. Suzuki H, Ikeda S, Takeuchi S J. Phys. Soc. Jpn. 11 382 (1956)
  125. Yoshida K, Gotoh Y, Yamamoto M J. Phys. Soc. Jpn. 24 1099 (1968)
  126. Diehl J Z. Metallkd. 47 331 (1956)
  127. Малыгин Г А ФТТ 35 1698 (1993); Malygin G A Phys. Solid State 35 1470 (1993)
  128. Kramer I R, Podlaseck S Acta Metallurg. 11 70 (1963)
  129. Kramer I R, Demer L J Prog. Mater. Sci. 9 133 (1961)
  130. Rosi F D Acta Metallurg. 5 348 (1957)
  131. Nakada Y, Chalmers B Trans. AIME 230 1339 (1961)
  132. Kramer I R, Demer L J Trans. AIME 221 780 (1961)
  133. Latanision R M, Staehle R W Acta Metallurg. 17 307 (1969)
  134. Малыгин Г А ФТТ 35 1328 (1993); Malygin G A Phys. Solid State 35 855 (1993)
  135. Berner R, Kronmüller H "Plastische Verformung von Einkristallen" Moderne Probleme der Metallphysik Vol. 1 (Ed. A Seeger) (Berlin: Springer-Verlag, 1965); Бернер Р, Кронмюллер Г Пластическая деформация монокристаллов (М.: Мир, 1969)
  136. Uchic M D, Dimiduk D M Mater. Sci. Eng. A 400-401 268 (2005)
  137. Coulombier M et al. Scripta Mater. 62 742 (2010)
  138. Dimiduk D M, Uchic M D, Parthasarathy T A Acta Mater. 53 4065 (2005)
  139. Frick C P et al. Mater. Sci. Eng. A 489 319 (2008)
  140. Norfleet D M et al. Acta Mater. 56 2988 (2008)
  141. Shan Z W et al. Nature Mater. 7 115 (2007)
  142. Greer J R, Nix W D Phys. Rev. B 73 245410 (2006)
  143. Volkert C A et al. Appl. Phys. Lett. 89 061920 (2006)
  144. Volkert C A, Lilleodden E T Philos. Mag. 86 5567 (2006)
  145. Lee D et al. Scripta Mater. 56 437 (2007)
  146. Dou R, Derby B Scripta Mater. 59 151 (2008)
  147. Dou R, Derby B Scripta Mater. 61 524 (2009)
  148. Kim J-Y, Greer J R Acta Mater. 57 5245 (2009)
  149. Motz C, Schöberl T, Pippan R Acta Mater. 53 4269 (2005)
  150. Kiener D et al. Adv. Eng. Mater. 8 1119 (2006)
  151. Kiener D et al. Acta Mater. 56 580 (2008)
  152. Zhao Y H et al. Scripta Mater. 59 627 (2008)
  153. Gruber P A et al. Acta Mater. 56 2318 (2008)
  154. Ng K S, Ngan A H W Scripta Mater. 59 796 (2008)
  155. Ng K S, Ngan A H W Acta Mater. 56 1712 (2008)
  156. Lederer M et al. Mater. Sci. Eng. A 527 590 (2010)
  157. Buzzi S et al. Philos. Mag. 89 869 (2009)
  158. Dou R, Xu B, Derby B Scripta Mater. 63 308 (2010)
  159. Bei H et al. Scripta Mater. 57 397 (2007)
  160. Bei H et al. Acta Mater. 56 4762 (2008)
  161. Kim J-Y, Greer J R Appl. Phys. Lett. 93 101916 (2008)
  162. Greer J R, Weinberger C R, Cai W Mater. Sci. Eng. A 493 21 (2008)
  163. Lowry M B et al. Acta Mater. 58 5160 (2010)
  164. Kim J-Y, Jang D, Greer J R Acta Mater. 58 2355 (2010)
  165. Kim J-Y, Jang D, Greer J R Scripta Mater. 61 300 (2009)
  166. Schneider A S et al. Mater. Sci. Eng. A 508 241 (2009)
  167. Schneider A S et al. Phys. Rev. Lett. 103 105501 (2009)
  168. Han S M et al. Scripta Mater. 63 1153 (2010)
  169. Nadgorny E M, Dimiduk D M, Uchic M D J. Mater. Res. 23 2829 (2008)
  170. Dimiduk D M et al. Philos. Mag. 90 3621 (2010)
  171. Oh S H et al. Nature Mater. 8 95 (2009)
  172. Kiener D, Minor A M Acta Mater. 59 1328 (2011)
  173. Senger J et al. Scripta Mater. 58 587 (2008)
  174. El-Awady J A et al. Phys. Rev. B 80 104104 (2009)
  175. Zhou C, Biner S, LeSar R Scripta Mater. 63 1096 (2010)
  176. Segall D E, Li C, Xu G Philos. Mag. 86 5083 (2006)
  177. Zhu T et al. Phys. Rev. Lett. 100 025502 (2008)
  178. Li C, Xu G Philos. Mag. 86 2957 (2006)
  179. Parthasarathy T A et al. Scripta Mater. 56 313 (2007)
  180. Nowak J D et al. Scripta Mater. 62 819 (2010)
  181. Ogata S et al. Phys. Rev. B 70 104104 (2004)
  182. Von Blanckenhagen B, Gumbsch P, Arzt E Philos. Mag. Lett. 83 1 (2003)
  183. Begau C et al. Acta Mater. 59 934 (2011)
  184. Lee S-W, Han S M, Nix W D Acta Mater. 57 4404 (2009)
  185. Zhou C, Biner S B, LeSar R Acta Mater. 58 1565 (2010)
  186. Малыгин Г А ФТТ 29 2067 (1987); Malygin G A Sov. Phys. Solid State 29 1189 (1987)
  187. Yoshida K, Goto Y, Yamamoto M J. Phys. Soc. Jpn. 21 825 (1966)
  188. Gotoh Y J. Appl. Phys. 44 1382 (1973)
  189. Jang D, Greer J R Scripta Mater. 64 77 (2011)
  190. Ashby M F Philos. Mag. 21 399 (1970)
  191. Mughrabi H Mater. Sci. Eng. A 387-391 209 (2004)
  192. Motz C, Schöberl T, Pippan R Acta Mater. 53 4269 (2005)
  193. Ehrler B et al. Philos. Mag. 88 3043 (2008)
  194. Xiang Y, Vlassak J J Acta Mater. 54 5449 (2006)
  195. Gao H, Huang Y Scripta Mater. 48 113 (2003)
  196. Hughes D A, Hansen N, Bammann D J Scripta Mater. 48 147 (2003)
  197. Urusovskaya A A, Thyagarajan R Phys. Status Solidi B 10 349 (1965)
  198. Higashida K, Takamura J, Narita N Mater. Sci. Eng. 81 239 (1986)
  199. Karduck P et al. Textures of Materials: Proc. of the Fifth Intern. Conf. on Textures of Materials, March 28 - 31, 1978, Aachen, Germany Vol. 1 (Eds G Gottstein, K Lücke) (Berlin: Springer-Verlag, 1978) p. 377
  200. Малыгин Г А ФТТ 32 1102 (1990); Malygin G A Sov. Phys. Solid State 32 561 (1990)
  201. Nye J E Acta Metallurg. 1 153 (1953)
  202. Wei C T, Beck P A J. Appl. Phys. 27 1508 (1956)
  203. Малыгин Г А ФТТ 44 1249 (2002); Malygin G A Phys. Solid State 44 1305 (2002)
  204. Малыгин Г А ФТТ 34 2882 (1992); Malygin G A Sov. Phys. Solid State 34 1543 (1992)
  205. Гектина И В и др. Металлофизика 9 (2) 33 (1987)
  206. Washburn J, Parker E R J. Metals 4 1076 (1952)
  207. Gubicza J et al. Mater. Sci. Eng. A 387-389 55 (2004)
  208. Hughes D A et al. Acta Mater. 45 105 (1997)
  209. Малыгин Г А ФТТ 44 1979 (2002); Malygin G A Phys. Solid State 44 2072 (2002)
  210. Малыгин Г А ФТТ 46 1968 (2004); Malygin G A Phys. Solid State 46 2035 (2004)
  211. Малыгин Г А ФТТ 48 651 (2006); Malygin G A Phys. Solid State 48 693 (2006)
  212. Malygin G A Proc. The Second Int. Symp. on Physics and Mechanics of Large Plastic Strains, St. Petersburg, Russia, June 4 - 9, 2007, "Prometey"; Malygin G A Вопросы материаловед. (4(52)) 260 (2007)
  213. Nabarro F R N, Basinski Z S, Holt D B Adv. Phys. 13 193 (1964); Набарро Ф Р Н, Базинский З С, Холт Д Б Пластичность чистых монокристаллов (М.: Металлургия, 1967)
  214. Kawasaki Y J. Phys. Soc. Jpn. 36 142 (1974)
  215. Liu Q, Jensen D J, Hansen N Acta Mater. 46 5819 (1998)
  216. Hughes D A, Hansen N Acta Mater. 48 2985 (2000)
  217. Малыгин Г А ФТТ 31 175 (1989); Malygin G A Sov. Phys. Solid State 31 96 (1989)
  218. Малыгин Г А ФТТ 31 (7) 43 (1989); Malygin G A Sov. Phys. Solid State 31 1123 (1989)
  219. Zehetbauer M, Seumer V Acta Metallurg. Mater. 41 577 (1993)
  220. Малыгин Г А ФТТ 43 1832 (2001); Malygin G A Phys. Solid State 43 1909 (2001)
  221. Tsuji N et al. Scripta Mater. 47 893 (2002)
  222. Maaß R et al. Acta Mater. 57 5996 (2009)
  223. Vinogradov A Yu et al. Mater. Sci. Eng. A 318 163 (2001)
  224. Ботвина Л Р и др. Российские нанотехнологии 2 (1 - 2) 106 (2007)
  225. Morris D G, Muñoz-Morris M A Acta Mater. 50 4047 (2002)
  226. Малыгин Г А ФТТ 48 1622 (2006); Malygin G A Phys. Solid State 48 1716 (2006)
  227. Li S X, Cui G R J. Appl. Phys. 101 083525 (2007)
  228. Малыгин Г А ФТТ 48 455 (2006); Malygin G A Phys. Solid State 48 484 (2006)

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение