The origins of strengthening in nanostructured metals and alloys

Abstract

Nanostructured metals and alloys have a variety of chemical and physical properties that are greatly modified by the nano-scale of their microstructure. At the same time, these materials generally show very high strength, although ductility or toughness may not be good. Strength increases as the microstructure scale reduces from the macro-micro level and even finer, but sometimes the strength appears to fall as the structure scale approaches the nano level. These strength variations are examined here, and the mechanisms responsible for both strengthening and weakening are discussed. The fall in ductility and toughness as materials become nanostructured is a complex topic that requires extensive analysis, but this will not be treated in the present overview. KeywordsNanomaterials; Mechanical properties; Strength; Grain size; Hall-Petch strengthening. El origen del endurecimiento de metales y aleaciones nanoestructurados ResumenLos metales y aleaciones nanoestructuradas muestran una serie de propiedades químicas y físicas fuertemente modificadas cuando su microestructura entra en la escala nano. A la vez, estos materiales muestran generalmente alta resistencia pero mediocre ductilidad o tenacidad. La resistencia aumenta cuando baja la escala de la microestructura desde el nivel micro hacia el nivel nano, pero a veces la resistencia parece reducir por las microestructuras mas finas. Se examinan aquí todas estas variaciones y se discuten los mecanismos responsables del endurecimiento y ablandamiento. Los cambios de ductilidad o tenacidad cuando la microestructura entra en la escala nano necesitan un aná-lisis detallado que no se trata en este articulo.

Local deformation heterogeneity in cyclically deformed interstitial free steel

“…6 Electron back-scattering diffraction (EBSD) study of deformed materials is nowadays used for understanding the heterogeneity of plastic deformation in polycrystalline materials and also for estimating plastic strain in deformed materials. 7,8 Using EBSD technique, considerable amount of investigations have already been performed to understand the development of intragranular misorientation because of heterogeneous nature of plastic deformation in different materials. From these investigations, it is observed that the average misorientation (grain, kernel and local) increases linearly with increase in the amount of macroscopic plastic strain.…”

Propiedades mecánicas a tracción y mecanismos de endurecimiento de un acero TWIP a altas velocidades de deformación: relación de Hall-Petch

“…Nuclean en juntas de grano o juntas de macla previas y crecen atravesando los granos austeníticos hasta que son interrumpidas por otras juntas de alto ángulo (junta de grano u otra banda de macla) u otro tipo de obstáculos como precipitados o inclusiones. La proliferación de las maclas mecánicas determina la subdivisión progresiva de los granos austeníticos originales en finos dominios delimitados por juntas de maclas (que son juntas de fuerte desorientación, 60°), dando lugar a un proceso físico de endurecimiento por deformación que constituye un mecanismo de endurecimiento dinámico de HallPetch (Morris, 2010).…”

Influencia del Aporte Térmico Sobre la Microestructura en Recargues Duros Multicomponentes (Cr, Mo, W, Nb, C, B) Nanoestructurados Base Hierro

“…Se presenta la microdureza promedio, la determinada en los carboboruros Mo/W y en el eutéctico. Puede verse que los valores de microdureza promedio se encontraron entre 800 y 970 HV 2 , mostrando una disminución con el aporte térmico [19,22,23]. Esto estaría asociado con la variación de la microdureza de las fases.…”