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Zitieren Sie bitte immer diesen URN: urn:nbn:de:kobv:b43-543927

Mild-to-wild plastic transition is governed by athermal screw dislocation slip in bcc Nb

  • Plastic deformation in crystals is mediated by the motion of line defects known as dislocations. For decades, dislocation activity has been treated as a homogeneous, smooth continuous process. However, it is now recognized that plasticity can be determined by longrange correlated and intermittent collective dislocation processes, known as avalanches. Here we demonstrate in body-centered cubic Nb how the long-range and scale-free dynamics at room temperature are progressively quenched out with decreasing temperature, eventually revealing intermittency with a characteristic length scale that approaches the Burgers Vector itself. Plasticity is shown to be bimodal across the studied temperature regime, with conventional thermally-activated smooth plastic flow (‘mild’) coexisting with sporadic Bursts (‘wild’) controlled by athermal screw dislocation activity, thereby violating the classical Notion of temperature-dependent screw dislocation motion at low temperatures. An abrupt increase ofPlastic deformation in crystals is mediated by the motion of line defects known as dislocations. For decades, dislocation activity has been treated as a homogeneous, smooth continuous process. However, it is now recognized that plasticity can be determined by longrange correlated and intermittent collective dislocation processes, known as avalanches. Here we demonstrate in body-centered cubic Nb how the long-range and scale-free dynamics at room temperature are progressively quenched out with decreasing temperature, eventually revealing intermittency with a characteristic length scale that approaches the Burgers Vector itself. Plasticity is shown to be bimodal across the studied temperature regime, with conventional thermally-activated smooth plastic flow (‘mild’) coexisting with sporadic Bursts (‘wild’) controlled by athermal screw dislocation activity, thereby violating the classical Notion of temperature-dependent screw dislocation motion at low temperatures. An abrupt increase of the athermal avalanche component is identified at the critical temperature of the material. Our results indicate that plasticity at any scale can be understood in terms of the coexistence of these mild and wild modes of deformation, which could help design better alloys by suppressing one of the two modes in desired temperature Windows.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Q. Rizzardi, C. McElfresh, G. Sparks, D. Stauffer, J. Marian, Robert MaaßORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nature Communications
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.0 Abteilungsleitung und andere
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Nature
Jahrgang/Band:13
Ausgabe/Heft:1
Aufsatznummer:1010
Erste Seite:1
Letzte Seite:9
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Intermittent microplasticity; Microplastic stress; Plastic deformation
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
DOI:10.1038/s41467-022-28477-4
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-543927
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:24.02.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:09.03.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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