Crystal plasticity analysis of deformation anisotropy of lamellar TiAl alloy: 3D microstructure-based modelling and in-situ micro-compression
详细的微观结构表征和原位微柱压缩耦合晶体塑性有限元模拟（CP-FEM），研究在层状TiAl合金的塑性各向异性的微观机制。在模拟和原位实验中的微观结构的考虑，使微观机制负责的高度各向异性的变形响应的TiAl层内和层间尺度上的深入理解。本文研究了γ/α_2层片组织的两种特殊结构，即γ/α_2界面与加载方向成{25}^o和{55}^o。基于微结构的CP-FEM分析表明，{25}^o微柱中的塑性各向异性主要是由超级位错和普通位错的滑移引起的，而{55}^o微柱中的塑性各向异性主要是由纵向超级位错和纵向孪晶引起的。此外，横向超位错更加活跃，使得{25}^o微柱中的变形比{55}^o微柱中的变形更少局部化。此外，CP-FEM模型成功地预测了γ/α_2界面处大量的内应力，这被认为是对TiAl的塑性有害的。然而，正如所证明的模型，有害的内应力可以显着缓解激活的横向变形孪晶，这表明，TiAl的塑性可以提高通过促进横向孪晶。
2019-04-19 cond-mat.mtrl-sci
In situ elucidation of mechanisms governing crack transition to plasticity arrest
National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）；Department of Materials, Royal School of Mines, Imperial College London（帝国理工学院皇家矿业学院材料系）；Department of Mechanical Engineering, Imperial College London（帝国理工学院机械工程系）
研究通过原位实验揭示冷加工AA-5052合金裂纹在低驱动力下混合模式传播，并在裂纹尖端过程区扩展时转变为塑性主导裂纹，通过能量分区和过程区扩展实现阻滞。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasound as a probe of dislocation density in aluminum
位错是晶体材料塑性行为的核心，但众所周知，对其单一或集体性质进行定量、非侵入性测量是非常困难的。位错密度是决定位错迁移率、强度和延展性的关键变量。一方面，可以用透射电子显微镜详细探测单个位错。另一方面，它们的集体性质必须进行数值模拟。在这里，我们表明，超声技术可以用来测量位错密度。这一发展依赖于理论-Granato-Lücke理论的推广，用于弹性波与位错的相互作用-和共振超声光谱（RUS）测量。所选材料为铝，通过退火和冷轧工艺诱导不同的位错含量。与RUS获得的位错密度相比，从X射线衍射推断，使用修改后的Williamson-Hall方法。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
In Situ Measurements of Stress Evolution in Silicon Thin Films During Electrochemical Lithiation and Delithiation
我们报告在硅薄膜电极电化学锂化和脱锂过程中的应力演化的原位测量，通过使用多光束光学传感器（MOS）技术。在锂化时，由于衬底约束，硅电极最初经历弹性形变，导致压缩应力的快速上升。电极在压缩应力约为0.5MPa时开始塑性变形。-1.75 GPa;随后的锂化导致持续的塑性应变，消耗机械能。在脱锂时，电极首先在相反方向上经历弹性应变，导致约100的拉伸应力。1 GPa;随后，它在脱锂的其余部分中塑性变形。塑性流动应力随锂含量的增加而不断变化。因此，机械能耗散在塑性形变在锂化和脱锂，它可以从应力测量计算，我们表明，它是可比的极化损耗。在电流中断时，薄膜应力和电极电位都以相似的时间常数松弛，表明应力对锂化硅的化学势有显著贡献。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
In situ nonlinear Rayleigh wave technique to characterize the tensile plastic deformation of stainless steel 316L
声非线性参数β对位错参数敏感，位错参数在塑性形变过程中连续变化。结构/部件中基于位错的损伤是失效的根源;因此，β已被研究为非破坏性评估的度量。这项工作包括两个部分：在现场的非线性瑞利波测量的实验装置的发展，和表征的β对施加的应力在不同水平的初始塑性应变的依赖。首先，我们介绍了一个可重复的原位非线性超声测量的实验装置和方法。详细介绍了设计考虑和测量方案。在第二部分中，在增量单调拉伸试验期间原位测量β。在弹性形变过程中，测得的β随塑性应变单调减小，但对外加应力相对不敏感。这一结果突出了三个方面的β的演变，这还没有得到足够的强调，在以前的工作：在弹性形变过程中所施加的应力β的明显不敏感性，降低β与塑性形变，和饱和的β。我们将β降低的趋势归因于在塑性形变过程中β随塑性环长度的缩放，这取决于初始微观结构。β在1.8%的饱和度与位错结构的平面到波浪形的过渡相吻合。在这项工作中提出的原位非线性超声实验方法是显着的，因为原位结果可以提供更广泛的见解β和位错为基础的损伤演化比非原位测量单独。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of δ-hydride on the micromechanical deformation of Zircaloy-4 studied by in situ high angular resolution electron backscatter diffraction
锆-4合金广泛用作核燃料包壳材料，氢化物脆化是其主要失效机制。为探讨δ-氢化物对Zr-4合金塑性形变和性能的影响，采用原位高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）技术对无氢化物和含氢化物的Zr-4合金单晶微悬臂梁弯曲试验过程中的应力和几何必需位错密度进行了定量分析。结果表明，虽然施加的应力是由塑性滑移在无晶界的悬臂梁，含晶界的悬臂梁表现出沉淀诱导的GND堆积在晶界-基体界面预变形，并在塑性形变的拉伸应力下，相当大的局部增加GND密度。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Severe plastic deformations, mechanochemistry, and microstructure evolution under high pressure: In Situ Experiments, Four-Scale Theory, New Phenomena, and Rules
综述高压下剧烈塑性变形（SPD）与相变/化学反应（PTs/CRs）的相互作用，结合四尺度理论、原位实验揭示新现象与规律，解决难题并提出高压相合成新方法，涉及多领域应用。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci
An in-situ synchrotron diffraction study of stress relaxation in titanium: Effect of temperature and oxygen on cold dwell fatigue
存在一个长期存在的技术问题，其中在室温下在Ti中循环加载期间的应力驻留导致显著的疲劳寿命降低。据认为，局部时间依赖性的塑性在软晶粒有利于容易塑性滑移的取向导致甩负荷和应力增加，在相邻的硬晶粒取向不良，容易滑移。量化这个时间相关的塑性过程是理解复杂的冷驻留疲劳问题的关键。了解操作温度和氧含量对冷驻留疲劳的影响将有利于未来的合金设计来解决这个问题。本文用同步辐射X射线衍射方法研究了两种不同氧含量的工业纯钛（1级和4级）在四种不同温度（室温、75 ℃、145 ℃和250 ℃）下的时效塑性行为。通过跟踪多个晶面族（21个衍射环）的衍射峰位移作为其相对于加载方向的取向的函数来测量晶格应变。临界解析剪切应力，激活能和激活体积建立棱柱和基底滑移作为温度和氧含量的函数，通过拟合晶体塑性有限元模型的晶格应变弛豫响应沿加载轴测得的五个强反射。发现较高的应变速率敏感性导致冷保压期间较高的塑性。
2020-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Harvesting room-temperature plasticity in ceramics by mechanically seeded dislocations
本文提出通过室温机械植入高密度可动位错，触发交滑移与位错增殖，使陶瓷实现超过30%的大塑性应变，无需高温工艺即可抑制脆性断裂并收获室温塑性。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Elastic consequences of a single plastic event : a step towards the microscopic modeling of the flow of yield stress fluids
最终的目的是描述流动的弹塑性材料，我们专注于这样一个流，塑性事件的基本砖，并计算长期扰动，它弹性地诱导在一个全球剪切应变的介质。我们的特点附近的墙壁上的这种扰动的影响，并量化有限尺寸效应的重要性。虽然为了简单起见，我们大多数的显式公式处理二维的情况下，我们的声明，以及三维的情况下。
2004-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic Processes of high-temperature plastic deformation of nanoscale body-centered cubic tungsten
该研究开发基于电流诱导焦耳热的原位高温纳米力学测试方法，揭示钨纳米晶体在高温拉伸中依次发生形变孪晶、BCC-FCC-BCC相变和完整位错滑移。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Development of local plasticity around voids during tensile deformation
空隙会限制工程部件的寿命。这促使我们了解镍基高温合金结合实验和模拟孔隙周围的局部塑性。利用原位高角分辨率电子背散射衍射技术对单晶样品进行拉伸变形，以探测负载下的非均匀局部应力场;参考应力由晶体塑性有限元模拟提供。该信息用于了解空隙周围塑性形变的激活。我们的调查表明，虽然解决的剪切应力将表明多个滑移系统上的滑移活动，滑移减少到特定的系统，由于图像力和森林硬化。这项研究合理化了观察到的空隙周围的塑性形变的发展，有助于我们理解部件失效和工程设计。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Rate-and-State Theory of Plastic Deformation Near a Circular Hole
我们表明，一个简单的速率和状态理论占大多数功能的时间无关和时间相关的塑性在空间不均匀的情况下，特别是，在一个大的应力板圆孔。这些特征包括在小的施加应力下的线性粘弹性流动，在较大应力下的应变硬化，以及在屈服应力下向粘塑性的动态转变。在静态极限下，该理论预测在某些参数范围内（但不是所有参数范围内）孔附近存在塑性区。速率和状态理论还预测了动态失效模式，我们认为这可能与断裂力学有关。
1999-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Slip or Phase Transformation Lead to Room-Temperature Plasticity in Diamond: Comment on Plastic Deformation of Single-Crystal Diamond Nanopillars
尽管几十年来对金刚石的机械性能进行了广泛的研究，但由于室温下的变形能力差，因此在塑性形变机制方面仍有许多问题需要了解。在新材料最近的一项工作中，<001>基于扫描电子显微镜内未恢复变形的观察，声称室温塑性发生在取向的单晶金刚石纳米柱中。通过分子动力学模拟，提出塑性形变是由从sp3碳相到O 8-碳相的相变介导的。通过比较，我们的原位透射电子显微镜研究表明，室温下的塑性可以通过位错滑移在两个<100>和<111>取向的金刚石纳米柱。脆性到韧性的转变高度依赖于应力状态。我们注意到，表面结构可能在变形机制中起着重要的作用，因为纳米级金刚石的初始塑性总是发生在表面区域。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Activities at the Martensite Phase Transformation Interface in Metastable Austenitic Stainless Steel: An In-situ TEM Study
了解马氏体相变的机理对于开发先进的高强度钢，特别是相变诱发塑性（TRIP）钢具有重要意义。TRIP效应导致增强的加工硬化速率、延迟的颈缩开始和优异的成形性。利用原位透射电子显微镜系统地研究了位错与α马氏体之间的微观动态相互作用。局部应力集中，例如来自缺口或位错堆积，使自由边缘和晶界成为α马氏体的有利成核位置。它的增长导致部分位错发射两个独立的滑移面从异质界面时，奥氏体基体最初是免费的位错。运动学分析表明，激活两个独立的奥氏体{111}面上的滑移系是必要的，以适应界面失配应变。在含有高密度位错的奥氏体区域内通常观察到全位错发射。在这两种情况下，相边界传播产生大量进入基体的位错，这使得总变形相容并提供主相的显著应变硬化。这些移动的位错源使塑性松弛，并防止局部损伤积累的界面区域的软侧上的强烈滑移。因此，细分散的马氏体分布使得整个奥氏体基体的塑性形变更加均匀，这解释了TRIP钢的强度和延展性的优异组合。
2016-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Rules of plastic strain-induced phase transformations and nanostructure evolution under high-pressure and severe plastic flow
该研究利用粗糙金刚石压砧强化高压塑性流动，发现Zr在α-ω相变中晶粒尺寸和位错密度仅由ω-Zr体积分数决定，并将相变最低压力降至创纪录的0.67 GPa，同时揭示其动力学具有时间依赖性。
2023-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-elastic softening in cold-sprayed polycrystalline nickel studied by resonant ultrasound spectroscopy
利用非接触式共振超声谱监测冷喷涂多晶镍在居里点附近的剪切模量与内耗演化，直接评估强烈依赖应力的磁弹性软化，并实现再结晶过程原位观察、残余应力均匀性检测及室温磁弹性耦合探测。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Unusual plastic deformation and damage features in Titanium: experimental tests and constitutive modeling
本文对多晶纯钛的塑性形变和损伤进行了实验研究，并对所观察到的行为进行了模拟。从力学特性数据可以得出结论，该材料显示出各向异性和拉压不对称性。至于损伤，进行的X射线断层扫描测量显示，在这种HCP钛材料的损伤分布和演变是显着不同的典型的FCC材料，如铜。Stewart和Cazacu（2011）的各向异性弹塑性损伤模型用于描述该行为。该模型中涉及的所有材料参数都具有明确的物理意义，与塑性特性相关，并且基于很少的简单力学试验来确定。结果表明，该模型正确地预测了塑性形变中的各向异性，以及各向异性对钛中损伤分布和损伤累积的影响。具体而言，对于一个光滑的轴对称试样进行单轴拉伸，损伤开始在试样的中心，是扩散的，接近失败的损伤水平是非常低的。另一方面，对于受相同载荷的缺口试样，该模型预测，损伤开始在试样的外表面，并进一步增长从外表面到试样的中心，这证实了与原位层析数据。
2015-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Free-Boundary Dynamics in Elasto-plastic Amorphous Solids: The Circular Hole Problem
本文发展了空间非均匀非晶态固体中塑性形变的非热剪切转变区理论。我们的最终目标是描述的动态边界的空隙或裂纹在这样的系统时，他们受到远程，时间依赖的牵引力。这里的理论说明的情况下，一个圆孔在一个无限的二维板，一个高度对称的情况下，使我们能够解决大部分的问题解析。尽管这个例子具有特殊的对称性，但它包含了系统的许多一般特征，在这些系统中，应力集中在自由边界附近，并使它们发生不可逆的变形。我们从两个方面偏离了对这类问题的传统处理方法。首先，STZ分析使我们能够跟踪空间异质性，内部状态变量，如有效的无序温度，这决定了后续加载的塑性响应。第二，我们的系统受到有限持续时间的应力脉冲，因此能够观察加载和卸载过程中的弹塑性响应。我们计算这些应力脉冲产生的最终变形和残余应力。展望更一般的应用这些结果，我们研究的可能性，构建一个边界层理论，可能是有用的，在不对称的情况下。
2006-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Slip intermittency and dwell fatigue in titanium alloys: a discrete dislocation plasticity analysis
本文利用离散位错塑性模型研究钛合金Ti-7Al-O的滑移间歇性与应力振荡，揭示其源于热激活位错逃逸，并发现间隙氧可抑制该现象，为驻留疲劳下喷气发动机钛合金的设计与安全评估提供依据。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation distribution, crystallographic texture evolution and plastic inhomogeneity of Inconel 718 fabricated by laser powder-bed fusion
塑性不均匀性，特别是局部应变，是导致工程合金失效的主要机制之一。研究了Inconel 718合金增材制造过程中微观组织的空间排列和分布及其对塑性不均匀性的影响。特别是，几何必要位错（GNDs）的密度和空间分布和晶体织构组件进行了检查与空间塑性形变。结合显微镜和EBSD进行原位拉伸试验，以了解建成后微观结构的演变及其对空间和时间变形行为的影响。没有层间旋转的双向扫描策略导致<001>由细立方状{100}织构晶粒分隔的粗高斯状{110}织构晶粒<001>的高度有序的交替排列。这种策略还导致具有规则图案的位错（特别是GND）的整体高密度：细晶粒包含非常高的GND密度，而粗晶粒包含较少的GND，但它们被定向为垂直于扫描方向。虽然这种策略导致了各向同性所需的占主导地位的立方体织构，但在塑性形变期间，立方体织构逐渐减弱，并且不期望的戈斯分量增加。与柱状晶粒形态和对齐的GND排列一起，这种织构演化在变形期间引起强烈的塑性不均匀性。用涉及67°层旋转的棋盘策略替换双向策略导致较低的GND密度和晶体织构和GND的更随机的分布，其中主导的立方体组分（和较低的戈斯织构）在整个塑性形变中保持稳定，从而降低塑性不均匀性。
2023-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Stress evolution in plastically deformed austenitic and ferritic steels determined using angle- and energy-dispersive diffraction
本研究利用高能X射线衍射测量晶格应变，验证了Eshelby-Kröner模型对X射线应力因子的近似，并采用弹塑性自洽建模(EPSC)方法成功分析了奥氏体和铁素体钢中一阶与二阶应力的演化及非线性特征。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Slip-hydride interactions in Zircaloy-4: Multiscale mechanical testing and characterisation
采用原位次级电子显微镜（SEM）对单晶试样进行微柱压缩实验，采用非原位数字图像相关（DIC）对多晶试样进行宏观拉伸实验，研究了应力作用下Zr-4合金中δ-ε与塑性滑移的相互作用。在取向上，微柱装饰在基面附近，并且对于取向为基面滑移的微柱<a>，由于所需的较低的剪切应力，在微柱-基体界面处的局部剪切优于在α-Zr基体中的滑移。相比之下，柱取向为<a>棱柱滑移的剪切应力需要触发塑性滑移内的氢化物是略高于临界解析剪切应力（CRSS）的<a>棱柱滑移系统。在这种情况下，氢化物中的滑移可能通过<110>与母体基质中的活化型剪切平行的型剪切<a>来实现。在一个较长的长度尺度，这些结果被用来通知使用高空间分辨率DIC分析的多晶样品。在这里，局部界面剪切仍然是一个显着的变形路径，既可以引起和被引起的矩阵滑动的平面上紧密取向的相边界。基体在几乎垂直于相邻基体-基体界面的平面上的滑移可能导致基体内的塑性滑移或在界面处被阻止，从而产生局部应力集中。通过这些机制，δ-ε的存在导致Zr-4合金在塑性状态早期的应变局部化增强。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-related twinning and dislocation glide in a Cantor High Entropy Alloy at room and cryogenic temperature studied by in situ TEM straining
原位应变实验进行了TEM等摩尔CoCrFeMnNi（康托）高熵合金在室温和低温。在这两种情况下，完全和部分脱位活动记录。孪晶直接跟随着部分位错剪切的发展，而部分位错剪切有不同的起源（完全位错分裂，锚定）。结果表明，虽然孪生是更频繁地观察到在液氮温度下，其患病率主要取决于晶体取向。因此，孪晶和完全位错塑性很可能在随机取向的多晶体中共同发生，即使在变形的早期阶段。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci
In-situ electron backscatter diffraction of thermal cycling in a single grain Cu/Sn-3Ag-0.5Cu/Cu solder joint
采用原位热循环结合电子背散射衍射（EBSD）技术研究了Cu/SAC 305/Cu单焊点组织的非均匀演化。由于热膨胀失配导致的局部变形导致异质晶格旋转，朝向接头的拐角局部化并且朝向接头的中心减小。这种变形是由界面处的\b{eta} -Sn、Cu 6Sn 5和Cu之间的CTE的约束引起的。在变形过程中，亚晶的形成伴随着取向差的持续增加，这意味着在应变局部化区域塑性滑移的积累以及滑移系统（1-10）[111]/2和（11-0）[111]/2的激活。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening and interface-mediated plastic co-deformation in an ultrafine Cr-Ni eutectic: A nanomechanical investigation
University of Michigan – Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）；University of Nebraska – Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
通过电子束粉末床熔融制备Cr-Ni共晶合金，结合原位力学测试与原子尺度表征，揭示了纳米层间距、台阶状半共格界面及Ni偏析协同促进硬相位错滑移，实现高流变应力下的塑性协同变形。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Shear-transformation-zone theory of plastic deformation near the glass transition
根据对非平衡状态下有效无序温度和熵流作用的最新认识，对玻璃形成材料塑性形变的剪切转变区（STZ）理论进行了重新表述。快速和慢速内部状态变量之间的区别将理论简化为两个耦合的运动方程，一个描述对施加应力的塑性响应，另一个描述有效温度的动力学。导致这些方程的分析包含，作为副产品，在非晶材料的动态屈服应力的基本重新解释。为了把所有这些概念放在一起，在现实的背景下，本文的结论与实验观察到的大块金属玻璃的流变行为的重新检查。重新检查作为测试的STZ动力学，确认从稳态特性，如粘度获得的系统参数可以用来预测瞬态行为。
2007-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Influences of Granular Constraints and Surface Effects on the Heterogeneity of Elastic, Superelastic, and Plastic Responses of Polycrystalline Shape Memory Alloys
采用实验和模拟相结合的方法研究了多晶记忆合金在超弹性应力作用下的变形不均匀性。原位X射线衍射，特别是远场高能衍射显微镜（ff-HEDM）技术被用来非破坏性地测量的位置，晶体取向，弹性应变张量和体积为数百个奥氏体晶粒在超弹性加载的镍钛（NiTi）形状记忆合金的晶粒平均统计。该实验数据还用于在有限元模型内创建合成微结构。然后，利用各向异性弹性力学模拟拉伸加载过程中的晶内应力的发展。从这些应力中计算出相变和滑移的驱动力。单个奥氏体晶体的晶粒平均响应检查之前和之后的多个应力诱导的转变事件表明，在试样内部的晶粒进行更多的应力和塑性变形小于表面晶粒的超弹性响应摇下来。单个晶粒内的异质性检查表明，晶界附近的区域表现出较大的应力变化相比，晶粒内部。这种晶内异质性更强烈地驱动的约束，相邻的晶粒比初始应力状态和个别晶粒的取向。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
In-situ Analysis of the Effect of Residual fcc Phase and Special Grain Boundaries on the Deformation Dynamics in Pure Cobalt
本研究通过原位声发射与非原位扫描电镜结合，发现残余fcc相和特殊71°晶界显著提升纯钴的可变形性和强度，其效应可超越晶粒尺寸，为晶界工程优化提供新途径。
2024-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure evolution of compressed micropillars investigated by in situ HR-EBSD analysis and dislocation density simulations
随着系统尺寸的减小，金属的力学性能和主要变形机制发生变化。对于更大的尺度，观察到散装行为，其特征在于通过保存和显着增加的位错含量在变形过程中，而在亚微米尺度非常本地化的位错活动，以及观察到位错饥饿。在过渡区，位错含量是如何形成的尚不清楚。这种位错存储机制及其物理机制仍然是一个开放的研究领域。本文分析了具有$1$晶向和不同尺寸的单晶铜微柱在压缩载荷下的微观结构演变。实验原位HR-EBSD测量以及三维连续位错动力学模拟。实验结果为研究连续加载过程中材料的变形和位错结构的演化提供了依据。这是补充考虑位错动力学，相互作用和反应的个别滑移系统提供直接访问这些数量的位错密度演化的模拟。结果表明，如何塑性形变的材料发生，以及如何不同的滑移系参与。一个重要的发现是，在加载过程中，系统中储存的GND密度的量增加，主要位于不主要负责产生塑性滑移的滑移系统上。这可能是所考虑的尺寸制度的特征，其对进一步的位错网络形成和对塑性硬化的相应贡献具有直接影响。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A simple and robust elastoplastic constitutive model for concrete
混凝土的弹塑性模型，最近提出的屈服面和简单的硬化规律的基础上，制定，实施，数值试验和验证对现有的测试结果。屈服面是光滑的，特别适合于代表岩石类材料的行为，如混凝土，砂浆，陶瓷和岩石。提出了一类新的各向同性硬化律，它既可以给出增量形式，也可以给出相应的有限形式。这些定律描述了从线性弹性到塑性行为的平滑过渡，包括线性和非线性硬化，并且在后一种情况下可能接近理想塑性极限。该模型的可靠性证明了它的能力，正确地描述了一些有据可查的三轴试验混凝土受到各种限制水平所产生的结果。由于其简单性，该模型是非常强大的，非常适合用于复杂的设计情况下，如那些涉及动态负载。
2014-04-24 cond-mat.mtrl-sci
In situ measurement of electrical resistivity evolution during dynamic compression of copper
提出利用分离式霍普金森压杆原位测量T2铜动态压缩中电阻率变化的方法，结合分子动力学模拟揭示微观结构演化，建立了电阻率与应变的实时关系，为理解塑性变形及工业应用提供指导。
2025-04-27 cond-mat.mtrl-sci
A unification of finite deformation $J_2$ Von-Mises plasticity and quantitative dislocation mechanics
我们提出了一个框架，它统一了经典的唯象$J_2$和晶体塑性理论与定量位错力学。该理论允许任意位错分布的应力场的计算，再加上最小修改的经典（$J_2$和晶体塑性）模型的统计位错的塑性应变率，结果在一个通用的有限变形细观塑性模型。我们通过解决两个突出的挑战性问题来证明框架的一些能力：1）恢复实验观察到的幂律标度的应力-应变行为在薄金属薄膜的约束简单剪切从微柱实验推断，所有应变梯度塑性模型高估和未能预测; 2）预测代表有限体中逐渐密集的位错壁的位错分布序列的有限变形应力和能量密度场，如当宏观地观察时可能在结晶化过程中出现的，一个结果是证明了基于$\mathrmΓ$收敛的当前数学结果对于这种物理相关情况的不适用性。在这种情况下，我们的计算揭示了一个可能的“相变”的行为，为进一步的理论研究。我们还提供了一个定量的解决方案，在有限变形理论中的位错引起的体积变化的基本问题，以及显示大规模的非唯一性的解决方案的（逆）变形映射的一个机构固有的模型的有限应变位错力学，当接近作为一个问题，在经典的有限弹性。
2020-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On plastic deformation and fracture in Si films during electrochemical lithiation/delithiation cycling
对锂离子电池电极材料硅的变形、断裂和疲劳行为进行了原位研究。硅的薄膜（100-200 nm）在半电池配置中循环，其中锂金属箔作为反电极/参比电极，具有在碳酸亚乙酯、碳酸二亚乙酯、碳酸二甲酯溶液（1：1：1，wt.%）中的1 M六氟磷酸锂。作为电解质。在电化学锂化和脱锂过程中的Si薄膜电极中的应力演化是通过使用多光束光学传感方法监测衬底曲率来测量的。应力测量值已被校正的贡献，从残余应力所产生的沉淀沉积。本文提出了一种间接估算固体电解质界面层和表面电荷对应力测量的潜在误差的方法。薄膜在锂化和脱锂过程中发生了广泛的非弹性变形。锂化过程中的峰值压应力为1.48 GPa。应力数据与电子显微镜观察结果一起用于估计锂化硅的上限断裂阻力，约为9-11 J/m^2。断裂起始和裂纹密度演化作为循环数的函数也被报道。
2013-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystalline FeCr alloys synthesised by severe plastic deformation -- a potential material for exchange bias and enhanced magnetostriction
这项工作提供了深入的了解散装纳米晶FeCr材料的加工和表征。研究的FeCr合金由30、50和70原子%组成铁磁性Fe和剩余的反铁磁性Cr通过电弧熔化和随后通过高压扭转的剧烈塑性形变进行处理。元素Fe和Cr之间的物理相似性与变形合金的纳米晶结构相结合，需要先进的变形状态表征技术：原位退火同步加速器X射线衍射测量以及电子显微镜实验与磁致伸缩测量相关联，并揭示单相微观结构。令人惊讶的是，纳米晶FeCr合金在高于500°C退火时保持过饱和固溶体，这意味着FeCr纳米复合材料中的分解被抑制。对于所选择的退火条件下，晶粒生长速度比分解和增强的磁致伸缩值被发现相比，在变形状态下的材料。
2021-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chemical and interface confinement effects in promoting plastic co-deformation in high-strength nano-scale eutectics
University of Michigan – Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
研究通过激光快速凝固制备Al-(Si,Ge)共晶，利用界面约束和硬相化学耦合机制促进金属与共价相协同变形，实现高强度与高延展性兼得。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
In situ AC-hysteresis measurements of SPD-processed Cu20(Fe15Co85)80
用交流磁滞回线原位测量方法研究了一种亚稳过饱和固溶体在剧烈塑性形变后热处理时磁性能的变化。在动态损耗理论的框架内对数据进行了分析，并对微观结构特性进行了相关研究。退火后滞后的演变指出，单相过饱和固溶体在高达400 ° C时保持稳定，然后在该温度下阻碍畴壁运动。在600 ° C下，存在多相微观结构，导致结晶度显著增加。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In situ Measurement of Biaxial Modulus of Si Anode for Li-ion Batteries
我们报告在原位测量的硅薄膜电极的双轴模量作为其锂浓度的函数。在锂化期间，在Si膜中诱导双轴压应力，并且其经历塑性流动。在任何荷电状态（SOC）下，相对小的脱锂-再锂化序列弹性地卸载和重新加载膜。从脱锂-再锂化循环期间的应力和应变变化，计算膜的双轴模量。通过使用多光束光学传感器测量衬底曲率的变化来获得应力变化;从SOC的变化获得弹性应变变化。70 GPa（对于Li0.32Si）至约35 GPa（Li3.0Si）。弹性模量的这种显著降低对于模拟Si基阳极中的应力演变和机械退化具有重要意义。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Coupled plastic strain- and stress-induced phase transformations and microstructure evolution in Fe-7%Mn alloy in a dynamic rotational diamond anvil cell
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；DAC Tools, LLC（DAC工具有限责任公司）；DEVCOM Army Research Laboratory（DEVCOM陆军研究实验室）
该研究在动态旋转金刚石压机中首次探讨Fe-7%Mn合金在高压下的耦合应变和应力诱导相变及微观结构演化，揭示了相变动力学与时间尺度的关系。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
In-situ studies of bulk deformation structures: Static properties under load and Dynamics during deformation
本论文的主要目的是对塑性变形多晶铜在低程度（<5%）拉伸变形下的变形结构进行原位研究。以铜为纯面心立方金属的模型体系。一种新的基于同步辐射的技术已经开发出来。该技术允许在拉伸变形过程中的多晶样品中的深嵌入的单个晶粒的反射的原位3D倒易空间映射。我们已经表明，由此产生的3D地图从铜，由明亮的尖峰叠加在云的强度增强。得出的结论是，个别峰产生的个别位错的位错结构中的无位错区（亚晶粒）。基于静态载荷下的数据，应变分布和单个亚晶粒之间的分析和比较复合型模型。此外，应力松弛和卸载的后果进行了讨论。通过连续和分步变形实验研究了位错结构的动力学。在此基础上，分析了亚晶形成的不稳定性和亚晶细化过程。
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Irradiation-induced strain localization and strain burst suppression investigated by microcompression and concurrent acoustic emission experiments
微试样的塑性形变的特征是位错雪崩引起的大的间歇性应变爆发。在这里，我们调查如何离子辐照影响这一现象在单滑移单晶塑性。为此，在SEM中进行了取向为基底滑移的Zn微柱的原位压缩。独特的实验装置还允许同时记录变形过程中从样品发出的声发射（AE）信号。结果表明，辐照引入了均匀分布的基底位错环，导致硬化的样品以及应变软化，由于在较大的应变位错沟道。使用所用的变形方案，发现应变破裂尺寸由于沟道而减小。同时记录的AE事件与应变爆发和他们的分析提供了更多的信息的细节集体位错动力学。结果发现，照射后AE事件的发生率显着下降，但其他统计特性没有改变。这是由于出现了一种新型的塑性事件为主的短程位错障碍物的相互作用，不能检测到的AE传感器。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Micron-scale deformation: a coupled in-situ study of strain bursts and acoustic emission
微米级晶体材料的塑性形变与块体材料有很大的不同，因为它的特征是随机应变突发。为了获得关于这种随机现象的详细图片，已经制造了微米尺寸的柱并在SEM的腔室中压缩。提出了一种改进的FIB制备方法，以获得非锥形微柱，并最大限度地控制其形状。开发的原位压缩装置允许高精度的样品定位和力/位移测量，具有高数据采样率。位错的集体雪崩式运动出现在应力-应变曲线上的应力下降。为了证实这些应力下降与位错活动直接相关，而不是与一些其他效应相关，在样品下安装了声发射换能器，以记录Al-5 Mg微柱的应变控制压缩测试期间发射的声活动。应力降和声发射信号之间的相关性表明，确实位错雪崩是负责的随机特性的变形过程。
2019-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Data-Mining of In-Situ TEM Experiments: Towards Understanding Nanoscale Fracture
从纳米级传感器到宏观结构，任何工程部件的寿命和性能都受到断裂过程的强烈影响。断裂本身是一个高度局部化的事件;起源于原子尺度，通过靠近裂纹尖端的单个原子之间的键断裂。然而，这些过程与位错或晶界等缺陷相互作用，并影响更大长度尺度上的现象，最终导致宏观行为和工程规模的断裂特性。这种复杂的相互作用的根本原因是识别发生在裂纹尖端的原子结构和能量过程仍然是一个长期存在的，仍然没有解决的挑战。我们开发了一种新的分析方法相结合的定量原位观察纳米级变形过程中的裂纹尖端的三维重建的位错结构和先进的计算分析，以解决塑性和断裂引发的韧性金属。我们的组合方法揭示了位错成核的细节，它们的相互作用过程，和局部内部应力状态，所有这些都是以前无法访问的实验。这使我们能够描述断裂过程的基础上的位错水平上的局部裂纹驱动力与高保真度，铺平了道路，更好地理解和控制材料中的局部失效过程。
2022-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Raman measurement of irreversible shear in SiO$_2$ glass
拉曼光谱是研究SiO $_2$基玻璃中局部形变和结构变化的有用实验工具。在本文中，我们表明，剪切塑性流动影响的拉曼光谱的上半部分的拉曼光谱的大样本中使用的半经典建模。我们将这些变化的结构修改，以及在相同的频率范围内计算的振动模式的详细分析。这些结果打开了大门，在硅基结构的塑性损伤的原位监测。
2015-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emerging hierarchical dislocation structures: Insights from scanning electron microscopy-electron backscatter diffraction in situ tensile testing and multifractal analysis
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过原位扫描电镜-电子背散射衍射测试与多标度分析，揭示了退火304L不锈钢在非辐照和中子辐照状态下的位错结构演化，发现辐照条件下位错结构加速形成并具有分层特征。
2026-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the complexity of acoustic emission spectra during intermittent plastic deformation: Power laws and multifractal spectra
声发射信号的标度不变幂律分布普遍存在于几种塑性变形材料中。然而，幂律分布的声发射能量报告在明显不同的塑性变形的情况下，如在hcp和，fcc的单晶和多晶样品表现出光滑的应力-应变曲线，并在稀金属合金表现出不连续的流动。这是令人惊讶的，因为在这两种类型的变形的基础位错机制是非常不同的。到目前为止，还没有模型预测幂律统计的不连续流。此外，在急动流中的声发射信号的统计甚至更复杂，需要多重分形措施进行适当的表征。也没有模型可以解释复杂的统计数据。在这里，我们解决的问题与三种类型的Portevin-Le Chatelier频带的声发射信号的统计特性。建立了以塑性应变率为源项的弹性自由度波动方程。使用从Ananthakrishna模型的Portevin-Le Chatelier效应的塑性应变率，我们计算对应于三个Portevin-Le Chatelier频带的声学发射光谱，用于进一步的统计表征。我们的研究结果表明，该模型预测的幂律统计的所有三种类型的Portevin-Le Chatelier带的指数值随应变速率的增加而增加。计算得到的这三种谱带类型的声发射信号的多重分形谱，C谱带的扩展最大，B谱带和A谱带的扩展最小。我们进一步表明，与Lüders带相关的声发射信号也表现出幂律分布和多重分形。
2017-12-17 cond-mat.mtrl-sci nlin.CD physics.app-ph
