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