Synthesis by SPD poses challenging

Synthesis by SPD poses challenging scientific and engineering problems, such as identifying and controlling the mechanisms of absorption, mass transfer, and synthesis. A number of problems emerge in the context of a continuum mechanics description of plastically deforming UFG materials. The common notion of a continuum may even need to be re-considered, as this concept is not conducive for an adequate description of the effects and described in Section 1, which are at the core of SPD-induced synthesis. For example, if a closed simply connected region Ω within a continuum is considered, its geometrical identity cannot change during the deformation process. Whatever deformation the region Ω may undergo (for instance becoming elongated), the material points initially located within this region must stay within its bounds. Obviously, this kind of description cannot account for such processes as dispersion of an inclusion, when it decays to fragments not connected with each other. This conceptual difficulty resurfaces when another problem, intimately related to the previous one, is considered,
namely a description of mass transfer in a plastically deforming body. As mentioned above, it is generally believed that mass transfer is carried by diffusion. How, then, can one account for transport of entire fragments of a material, rather than the individual atoms? A proposed mechanism of mass transfer is based on shifts of discontinuities and on the vorticity of the random velocity field—similar in a way to turbulence in fluid dynamics. However, this mechanism, while being capable of explaining rapid mass transfer, requires experimental verification.
Potential discontinuities in the displacement field in a deforming solid pose a further problem. At the atomic scale, metals have a crystalline lattice, which can undergo only elastic strains whose order of magnitude does not exceed 〖10〗^(-3). Hence, at that length scale, plastic deformation is represented by isometric transformation: a distance-preserving mapping between metric spaces. Such transformations include translation, rotation, and symmetric reflection. According to a theorem for nearly isometric transformations, a continuous mapping, which is isometric in a small vicinity of each point within a certain region, is also isometric in the entire region. Therefore, to result in a change of lengths and angles at macroscopic scale, plastic deformation has to belong to the class of piecewise isometric transformations. It was suggested that this idea can be used to develop ways of describing mass transfer in polycrystalline materials under-going plastic deformation.
8. In this brief essay, we considered the potential of SPD techniques as a way to synthesize novel hybrid materials. General principles of SPD-induced synthesis were formulated, partly based on the existing literature. The focus on the TE in the examples considered only re
flects the particular experience of two of the authors with this particular SPD process. Obviously, each SPD technique has its own specifics and will contribute its own color to the palette of the SPD-induced synthesis.
Two possible pathways to producing hybrid materials by SPD were presented. One of them is based on embedding reinforcing inclusions, such as armor fibers, in a metal matrix and processing this hybrid material by SPD to achieve desirable inner architecture, while at the same time producing extreme grain refining. In broad terms, this approach wasalready discussed in the literature.We highlighted the possibilities of TE to realize this approach most effectively.The second pathway relies on the adsorption of atoms from a liquid or gaseous medium or a coating through the surface of the billet and their transport into its bulk during SPD processing. The formation of compositional patterns leading to local solute solution or dispersion strengthening, or even to chemical reactions, may be achievable by a synergetic effect of process-induced long-range material flow and accelerated diffusion. These mechanisms need to be understood for the materials engineer to be able to control such SPD-induced synthesis.
Specific examples of design of hybrid materials, particularly by embedding thin soft layers in a low-ductility UFG matrix (“artificial crystals”), were shown to be promising with regard to resistance to strain localizations and greater tolerance to overloads without sacrificing strength.
We trust that these ideas and the emerging paradigm of producing multi-scale nanostructured hybrid materials by SPD techniques will attract the interest of the SPD community, which is in search for new areas of application of these techniques that are reaching maturity

Kết quả (Việt) 1:

Tổng hợp bởi SPD đặt ra thách thức khoa học và kỹ thuật các vấn đề, chẳng hạn như việc xác định và kiểm soát các cơ chế của sự hấp thụ, khối lượng chuyển giao, và tổng hợp. Một số vấn đề xuất hiện trong bối cảnh của một mô tả cơ học liên tục của plastically deforming UFG vật liệu. Khái niệm phổ biến của một liên tục có thể thậm chí cần phải được xem xét lại, là khái niệm này không phải là lợi cho một mô tả đầy đủ về các hiệu ứng và được mô tả trong phần 1, đó là lúc cốt lõi của SPD gây ra tổng hợp. Ví dụ, nếu một Ω đóng kết nối đơn vùng trong một thể liên tục được coi là, nhận dạng hình học của nó không thể thay đổi trong quá trình biến dạng. Bất cứ điều gì biến dạng Ω vùng có thể trải qua (ví dụ trở thành dài), vật liệu điểm ban đầu nằm trong khu vực này phải ở lại trong giới hạn của nó. Rõ ràng, loại mô tả không thể tài khoản cho các quá trình như là sự phân tán của bao gồm một, khi nó phân rã để mảnh không được kết nối với nhau. Khó khăn này khái niệm resurfaces khi một vấn đề, mật thiết liên quan đến một trước đó, được coi là,cụ thể là một mô tả của khối lượng giao dịch trong một cơ thể plastically deforming. Như đã đề cập ở trên, nó nói chung tin rằng khối lượng chuyển giao được thực hiện bởi phổ biến. Làm thế nào, sau đó, có thể một tài khoản cho vận chuyển toàn bộ mảnh vỡ của một vật liệu, chứ không phải là các nguyên tử cá nhân? Một cơ chế đề xuất của khối lượng giao dịch dựa trên các thay đổi của discontinuities và vorticity trường vận tốc ngẫu nhiên-tương tự như một cách để các nhiễu loạn trong động lực học chất lỏng. Tuy nhiên, cơ chế này, trong khi có khả năng giải thích nhanh chóng chuyển giao hàng loạt, yêu cầu thử nghiệm xác minh.Tiềm năng discontinuities trong lĩnh vực trọng lượng rẽ nước trong một deforming rắn gây ra một vấn đề nữa. Ở quy mô nguyên tử, kim loại có lưới tinh thể, mà có thể trải qua chỉ đàn hồi chủng có đơn đặt hàng của các cường độ không vượt quá 〖10〗^(-3). Do đó, ở đó quy mô chiều dài, biến dạng nhựa được đại diện bởi đẳng chuyển đổi: một bản đồ duy trì khoảng cách giữa không gian metric. Biến đổi đó bao gồm dịch, xoay, và đối xứng phản ánh. Theo một định lý cho biến đổi gần isometric, một ánh xạ liên tục, mà là đẳng ở một vùng lân cận nhỏ của mỗi điểm trong một khu vực nhất định, cũng là đẳng toàn bộ vùng. Vì vậy, kết quả trong một sự thay đổi độ dài và góc ở quy mô vĩ mô, biến dạng nhựa đã thuộc về lớp đường isometric biến đổi. Nó đã được đề xuất rằng ý tưởng này có thể được sử dụng để phát triển những cách mô tả chuyển khối lượng trong polycrystalline vật liệu dưới sẽ biến dạng nhựa.8. In this brief essay, we considered the potential of SPD techniques as a way to synthesize novel hybrid materials. General principles of SPD-induced synthesis were formulated, partly based on the existing literature. The focus on the TE in the examples considered only reflects the particular experience of two of the authors with this particular SPD process. Obviously, each SPD technique has its own specifics and will contribute its own color to the palette of the SPD-induced synthesis.Two possible pathways to producing hybrid materials by SPD were presented. One of them is based on embedding reinforcing inclusions, such as armor fibers, in a metal matrix and processing this hybrid material by SPD to achieve desirable inner architecture, while at the same time producing extreme grain refining. In broad terms, this approach wasalready discussed in the literature.We highlighted the possibilities of TE to realize this approach most effectively.The second pathway relies on the adsorption of atoms from a liquid or gaseous medium or a coating through the surface of the billet and their transport into its bulk during SPD processing. The formation of compositional patterns leading to local solute solution or dispersion strengthening, or even to chemical reactions, may be achievable by a synergetic effect of process-induced long-range material flow and accelerated diffusion. These mechanisms need to be understood for the materials engineer to be able to control such SPD-induced synthesis.Specific examples of design of hybrid materials, particularly by embedding thin soft layers in a low-ductility UFG matrix (“artificial crystals”), were shown to be promising with regard to resistance to strain localizations and greater tolerance to overloads without sacrificing strength. We trust that these ideas and the emerging paradigm of producing multi-scale nanostructured hybrid materials by SPD techniques will attract the interest of the SPD community, which is in search for new areas of application of these techniques that are reaching maturity

Kết quả (Việt) 2:

Tổng hợp bởi SPD đặt ra các vấn đề khoa học và kỹ thuật đầy thách thức, chẳng hạn như xác định và kiểm soát các cơ chế hấp thụ, khối lượng chuyển nhượng, và tổng hợp. Một số vấn đề nổi lên trong bối cảnh của một mô tả cơ học liên tục các biến dạng dẻo vật liệu UFG. Các khái niệm phổ biến của một sự liên tục thậm chí có thể cần phải được xem xét lại, khi khái niệm này không có lợi cho một mô tả đầy đủ về tác dụng và mô tả trong phần 1, đó là cốt lõi của sự tổng hợp SPD gây ra. Ví dụ, nếu một kết nối đơn giản đóng Ω vùng trong một liên tục được xem xét, tính hình học của nó có thể không thay đổi trong quá trình biến dạng. Dù biến dạng vùng Ω có thể trải qua (ví dụ trở nên kéo dài), các điểm vật chất ban đầu nằm trong khu vực này phải ở trong phạm vi giới hạn của nó. Rõ ràng là, loại này mô tả không thể giải thích quá trình đó là sự tán sắc của một hòa nhập, khi nó phân rã đến mảnh vỡ không được kết nối với nhau. Khó khăn về khái niệm này lại bùng nổ khi một vấn đề khác, liên hệ mật thiết với trước đó, được coi là,
cụ thể là một mô tả về khối lượng chuyển nhượng trong một cơ thể dẻo biến dạng. Như đã đề cập ở trên, nó thường tin rằng khối lượng chuyển nhượng được thực hiện bằng cách khuếch tán. Làm thế nào, sau đó, có thể một tài khoản cho giao thông vận tải của toàn bộ mảnh vỡ của một vật chất, chứ không phải là các nguyên tử riêng biệt? Một cơ chế đề xuất của khối lượng chuyển nhượng được dựa trên sự thay đổi của các bất liên tục và trên xoáy của trường tương tự như vận tốc ngẫu nhiên trong một cách để nhiễu loạn trong động lực học chất lỏng. Tuy nhiên, cơ chế này, trong khi đang có khả năng giải thích khối lượng chuyển nhượng nhanh chóng, đòi hỏi phải xác minh thực nghiệm.
Gián đoạn tiềm năng trong lĩnh vực chuyển trong chất rắn biến dạng gây ra một vấn đề nữa. Ở quy mô nguyên tử, các kim loại có một mạng tinh thể, khi trải qua chỉ chủng đàn hồi có thứ tự cường độ không vượt quá 〖10〗 ^ (- 3). Do đó, ở đó quy mô chiều dài, biến dạng dẻo được đại diện bởi biến đổi isometric: một bản đồ khoảng cách bảo quản giữa các không gian metric. Biến đổi này bao gồm dịch thuật, luân chuyển, và phản xạ đối xứng. Theo một định lý để biến đổi gần isometric, một ánh xạ liên tục, mà là đẳng cự trong vùng lân cận nhỏ của mỗi điểm trong một khu vực nhất định, cũng là isometric trong toàn bộ khu vực. Vì vậy, để dẫn đến một sự thay đổi độ dài và góc ở quy mô vĩ mô, biến dạng dẻo có thuộc về các lớp của biến đổi isometric piecewise. Có ý kiến cho rằng ý tưởng này có thể được sử dụng để phát triển những cách mô tả khối lượng chuyển nhượng trong các vật liệu đa tinh thể dưới sẽ biến dạng dẻo.
8. Trong bài tiểu luận ngắn này, chúng tôi xem xét tiềm năng của kỹ thuật SPD như là một cách để tổng hợp vật liệu lai mới. Nguyên tắc chung của tổng hợp SPD gây ra đã được xây dựng một phần dựa trên các tài liệu hiện có. Tiêu điểm của TE trong các ví dụ chỉ coi lại
flects kinh nghiệm cụ thể của hai tác giả với quá trình SPD đặc biệt này. Rõ ràng, mỗi kỹ thuật SPD có chi tiết cụ thể của riêng mình và sẽ góp phần màu sắc riêng của mình vào bảng màu của sự tổng hợp SPD gây ra.
Hai con đường có thể để sản xuất vật liệu lai của SPD đã được trình bày. Một trong số đó là dựa trên nhúng củng cố vùi, chẳng hạn như sợi áo giáp, trong một ma trận kim loại và chế biến vật liệu lai này bởi SPD để đạt được kiến trúc bên trong mong muốn, trong khi tại cùng một thời gian sản xuất tinh chế hạt cực. Theo nghĩa rộng, cách tiếp cận này wasalready thảo luận trong literature.We nhấn mạnh các khả năng của TE để nhận ra cách tiếp cận này nhất effectively.The con đường thứ hai dựa trên sự hấp thụ của các nguyên tử từ một môi trường lỏng hoặc chất khí hoặc một lớp phủ thông qua các bề mặt của phôi và giao thông vận tải của họ vào với số lượng lớn của nó trong quá trình chế biến SPD. Sự hình thành các mô hình thành phần dẫn đến giải pháp địa phương tăng cường chất tan hoặc phân tán, hoặc thậm chí để phản ứng hóa học, có thể đạt được bởi một tác dụng hiệp lực của dòng nguyên liệu tầm xa quá trình gây ra và khuếch tán nhanh. Những cơ chế này cần phải được hiểu cho kỹ sư vật liệu để có thể kiểm soát tổng hợp SPD gây ra như vậy.
Ví dụ cụ thể của thiết kế vật liệu lai, đặc biệt là bằng cách nhúng các lớp mềm mỏng trong một độ dẻo thấp UFG ma trận ("tinh thể nhân tạo"), là Thể hiện được đầy hứa hẹn đối với sức đề kháng với các căng thẳng địa phương hóa và khoan dung hơn để quá tải mà không bị mất sức mạnh.
Chúng tôi tin tưởng rằng những ý tưởng và mô hình mới nổi trong sản xuất đa quy mô cấu trúc nano vật liệu lai bằng các kỹ thuật SPD sẽ thu hút sự quan tâm của cộng đồng SPD, mà là tìm kiếm cho các khu vực mới của ứng dụng của công nghệ để đạt được sự trưởng thành