| Revue: | Revista Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia |
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| Número de sistema: | 000563539 |
| ISSN: | 0120-6230 |
| Autores: | Barboza, Alexandre Melhorance1 Bastos, Ivan Napoleão1 Rodríguez Aliaga, Luis César1 |
| Instituciones: | 1Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Instituto Politécnico, Nova Friburgo, Rio de Janeiro. Brasil |
| Año: | 2022 |
| Periodo: | Abr-Jun |
| Número: | 103 |
| Paginación: | 20-33 |
| País: | Colombia |
| Idioma: | Inglés |
| Resumen en español | Los clásicos mecanismos de deformación basados en defectos de los policristales metálicos no son adecuados para describir el comportamiento mecánico de los materiales metálicos vítreos y nanocristalinos. Su complejidad inherente crea un verdadero desafío para comprender sus complicados fenómenos físicos. El uso de la dinámica molecular (DM) se torna interesante permitiendo evaluar la relación entre la estructura atómica con las propiedades mecánicas. En el presente trabajo, simulaciones de DM fueran utilizadas para estudiar los mecanismos de deformación a nivel de nanoescala de la aleación Al80Ti15Ni5. Los resultados revelaron una dependencia significativa entre el módulo de Young y la estructura atómica. El tipo de estructura a escala atómica, nanocristalina o amorfa, gobierna los mecanismos de la deformación. Para la aleación nanocristalina, el deslizamiento y la difusión del contorno de grano parecen ser los procesos dominantes en la deformación. Además, se observan emisiones de discordancias parciales en los contornos de grano. En el material amorfo, las zonas de transformación por cizallamiento comienzan a formarse en el régimen elástico y se convierten en bandas de cizallamiento actuando como los principales mecanismos en el proceso de deformación. Los resultados indican que las propiedades mecánicas de la estructura amorfa representan un caso límite inferior del nanocristal. Los módulos elásticos determinados en la aleación Al80Ti15Ni5 son muy bajos, por esta razón se evaluaron los efectos de los potenciales interatómicos unarios y ternarios para cada elemento. |
| Resumen en inglés | Classical deformation mechanisms based on crystalline defects of metallic polycrystals are not entirely suitable to describe the mechanical behavior of nanocrystalline and glassy materials. Their inherent complexity creates a real challenge to understand the acting physical phenomena. Thus, the molecular dynamics approach becomes interesting because it allows evaluating the mechanical properties and its related atomic structure. To study the atomic structure's influence on the deformation mechanisms at the nanoscale level of the Al80Ti15Ni5 alloy, molecular dynamics simulations, and post-processing techniques were used in the present work. The results revealed a significant dependency between the Young modulus and the atomic structure. Moreover, the type of structure, i.e., nanocrystalline or amorphous, governs the deformation mechanism type. For the nanocrystalline alloy, grain boundary sliding and diffusion seem to be the dominant deformation processes followed by the less essential emissions of partial dislocations from the grain boundaries. Concerning the amorphous material, the shear transformation zones begin to form in the elastic regime evolving to shear bands, these being the main mechanisms involved in the deformation process. The results also indicate the amorphous structure as a lower limit-case of the nanocrystal. The Al80Ti15Ni5 elastic moduli values were below expectations; for this reason, the effects of unary and ternary interatomic potentials were evaluated for each element. |
| Palabras clave: | Dinámica molecular, Aleación nanocristalina, Vidrio metálico, Propiedades mecánicas |
| Keyword: | Molecular dynamics, Nanocrystalline alloy, Metallic glass, Mechanical properties |
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