Revealing the micromechanisms behind semi-solid metal deformation with time-resolved X-ray tomography.
Revealing the micromechanisms behind semi-solid metal deformation with time-resolved X-ray tomography.
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通过时间分辨 X 射线断层扫描揭示半固态金属变形背后的微观机制。
DOI：
10.1038/ncomms5464
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发表时间：
2014-07-18
影响因子：
16.6
通讯作者：
Gourlay, C. M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kareh, K. M.;Lee, P. D.;Atwood, R. C.;Connolley, T.;Gourlay, C. M.
颗粒状固液混合物的行为是使从玉米淀粉浆到土壤、岩石和岩浆流的各种材料变形的关键。在这里，我们表明，处理半固态合金作为一个颗粒状流体是至关重要的理解铸造过程中的流动行为和缺陷的形成。利用同步辐射X射线层析成像技术，我们直接测量了单轴压缩过程中离散晶粒的响应。我们表明，在64-93%固体的应力-应变响应是由于离散重排颗粒的剪切诱导的膨胀。这导致了一个反直觉的结果，即在未进料的样品中，压缩可以打开内部孔隙并将自由表面拉入液体中，从而导致破裂。土壤力学的方法表明，无论初始固体分数，固体堆积密度在变形过程中朝着一个恒定的值，一致的糊状合金类似于土壤的临界状态的存在。 在半固态金属的变形过程中，已经发现了类似土壤的颗粒流。在这里，作者使用X射线断层扫描测量了半固态合金在三维空间中的体积和晶粒级变形，探索了64-93%固体之间的剪切诱导膨胀，并发现了临界状态的迹象。
The behaviour of granular solid–liquid mixtures is key when deforming a wide range of materials from cornstarch slurries to soils, rock and magma flows. Here we demonstrate that treating semi-solid alloys as a granular fluid is critical to understanding flow behaviour and defect formation during casting. Using synchrotron X-ray tomography, we directly measure the discrete grain response during uniaxial compression. We show that the stress–strain response at 64–93% solid is due to the shear-induced dilation of discrete rearranging grains. This leads to the counter-intuitive result that, in unfed samples, compression can open internal pores and draw the free surface into the liquid, resulting in cracking. A soil mechanics approach shows that, irrespective of initial solid fraction, the solid packing density moves towards a constant value during deformation, consistent with the existence of a critical state in mushy alloys analogous to soils. Soil-like granular flow has previously been shown when deforming semi-solid metals. Here, the authors measure bulk and grain-level deformation in semi-solid alloys in three dimensions using X-ray tomography, exploring shear-induced dilation between 64–93% solid and finding hints of a critical state.
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影响因子：
8.6
作者：
Lootens, D;van Damme, H;Hébraud, P
通讯作者：
Hébraud, P
影响因子：
9.4
作者：
Farup, I;Drezet, JM;Rappaz, M
通讯作者：
Rappaz, M
DOI：
10.1016/0022-5096(92)90004-l
发表时间：
1992-05-01
影响因子：
5.3
作者：
MICHEL, JC;SUQUET, P
通讯作者：
SUQUET, P
影响因子：
9.4
作者：
Phillion, A. B.;Hamilton, R. W.;Lee, P. D.
通讯作者：
Lee, P. D.
影响因子：
16.6
作者：
Smith, M. I.;Besseling, R.;Bertola, V.
通讯作者：
Bertola, V.