In materials science, grain-boundary strengthening (or Hall–Petch strengthening) is a method of strengthening materials by changing their average crystallite (grain) size. It is based on the observation that grain boundaries are insurmountable borders for dislocations and that the number of dislocations within a grain has an effect on how stress builds up in the adjacent grain, which will eventually activate dislocation sources and thus enabling deformation in the neighbouring grain as well. By changing grain size, one can influence the number of dislocations piled up at the grain boundary and yield strength. For example, heat treatment after plastic deformation and changing the rate of solidification are ways to alter grain size.
In grain-boundary strengthening, the grain boundaries act as pinning points impeding further dislocation propagation. Since the lattice structure of adjacent grains differs in orientation, it requires more energy for a dislocation to change directions and move into the adjacent grain. The grain boundary is also much more disordered than inside the grain, which also prevents the dislocations from moving in a continuous slip plane. Impeding this dislocation movement will hinder the onset of plasticity and hence increase the yield strength of the material.
Under an applied stress, existing dislocations and dislocations generated by Frank–Read sources will move through a crystalline lattice until encountering a grain boundary, where the large atomic mismatch between different grains creates a repulsive stress field to oppose continued dislocation motion. As more dislocations propagate to this boundary, dislocation 'pile up' occurs as a cluster of dislocations are unable to move past the boundary. As dislocations generate repulsive stress fields, each successive dislocation will apply a repulsive force to the dislocation incident with the grain boundary. These repulsive forces act as a driving force to reduce the energetic barrier for diffusion across the boundary, such that additional pile up causes dislocation diffusion across the grain boundary, allowing further deformation in the material.
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This course covers the metallurgy, processing and properties of modern high-performance metals and alloys (e.g. advanced steels, Ni-base, Ti-base, High Entropy Alloys etc.). In addition, the principle
This lecture introduces the basic concepts used to describe the atomic or molecular structure of surfaces and interfaces and the underlying thermodynamic concepts. The influence of interfaces on the p
La dureté d'un matériau est définie comme la résistance mécanique qu'un matériau oppose à la pénétration. Pour mesurer la dureté d'un matériau, un pénétrateur de faible déformabilité (cône ou sphère en diamant, carbure de tungstène lié au cobalt ou acier extra-dur) est enfoncé à la surface du matériau à tester avec une force connue pendant un temps donné. Plus l'empreinte laissée est petite, plus le matériau est dur. La dureté se mesure sur différentes échelles selon le type de matériau considéré.
Le durcissement structural est comme son nom l'indique un procédé permettant de durcir un alliage de métaux. Il nécessite un alliage métastable, dont la forme stable à température ambiante est un composé intermétallique constitué de deux phases différentes. Un recuit à l'intérieur du nez du diagramme TTT entraîne la germination de précipités de différentes nouvelles phases plus ou moins stables. Ces précipités, qu'ils soient cohérents ou incohérents avec la phase principale constituent des obstacles sur le chemin des dislocations ce qui augmente la dureté ainsi que les propriétés en traction du matériau.
Un superalliage ou alliage à haute performance est un alliage métallique présentant une excellente résistance mécanique et une bonne résistance au fluage à haute température (typiquement sa température de fusion), une bonne stabilité surfacique ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation. Les superalliages présentent typiquement une structure cristalline cubique à faces centrées de type austénitique. Les éléments d'alliages à la base d'un superalliage sont le plus souvent le nickel, le cobalt et le fer, mais aussi le titane et l'aluminium.
Learn about the fundamentals of transmission electron microscopy in materials sciences: you will be able to understand papers where TEM has been used and have the necessary theoretical basis for takin
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Ce cours présente les principes du fonctionnement, du dimensionnement et de la conception des structures. L'approche est basée sur une utilisation de la statique graphique et traite en particulier des
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Explore les mécanismes de plasticité métallique, y compris le durcissement par solution solide et par précipitation, les forêts de dislocation et le comportement des polymères par rapport à la température et à la vitesse de déformation.
The activation of prismatic slip in Mg and its alloys can be beneficial for deformation and forming. Experiments show that addition of Zn and Al solutes have a softening effect at/below room temperature, attributed to solutes facilitating basal-prism-basal ...
Recent surging interest in strengthening of High Entropy Alloys (HEAs) with possible chemical ordering motivates the development of new theory. Here, an existing theory for random alloys that accounts for solute-dislocation and solute–solute interactions i ...
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