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Erschienen in: Physics of Metals and Metallography 13/2023

29.12.2023 | STRENGTH AND PLASTICITY

Effects of Bi Inclusion on Tensile Mechanical Property and Deformation Mechanism of Nanopolycrystalline Fe: A Molecular Dynamics study

verfasst von: Jingcheng Zhang, Fazhan Wang, Minggang Wang, Hongbo Wang, Zhen Chen, Yixuan Wang

Erschienen in: Physics of Metals and Metallography | Ausgabe 13/2023

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Abstract

The effects of bismuth inclusion on the mechanical properties and deformation mechanisms of nanopolycrystalline iron under uniaxial tensile loading were investigated using molecular dynamics simulations. The analysis of the stress-strain behavior of polycrystalline pure Fe and alloy containing Bi inclusion shows that the Young’s modulus of the latter is lower, the strain into the yield stage is smaller, and the yield strength is significantly decreased. Microscopic analysis of pure Fe polycrystalline and Fe–Bi polycrystalline systems with small grain size shows that the deformation mechanisms of pure Fe polycrystalline systems are mainly grain boundary migration, grain boundary slip and grain twisting, while a limited amount of twinning can be observed. The deformation of Fe–Bi system is accomplished based on the deformation mechanism of pure Fe system combined with the shear slip of atoms in Bi inclusion and adjacent region. Meanwhile, the nucleation and growth of cavity can be observed inside the inclusion.

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Literatur
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Zurück zum Zitat A. E. Svirid, V. G. Pushin, N. N. Kuranova, V. V. Makarov, and A. N. Uksusnikov, “The effect of heat treatment on the structure and mechanical properties of nanocrystalline Cu–14Al–3Ni alloy subjected to high-pressure torsion,” Phys. Met. Metallogr. 122, 883–890 (2021). https://doi.org/10.1134/s0031918x21090131ADSCrossRef A. E. Svirid, V. G. Pushin, N. N. Kuranova, V. V. Makarov, and A. N. Uksusnikov, “The effect of heat treatment on the structure and mechanical properties of nanocrystalline Cu–14Al–3Ni alloy subjected to high-pressure torsion,” Phys. Met. Metallogr. 122, 883–890 (2021). https://​doi.​org/​10.​1134/​s0031918x2109013​1ADSCrossRef
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Zurück zum Zitat R. Junqiang, Ya. Dan, W. Qi, L. Xuefeng, Z. Xudong, X. Hongtao, T. Fuling, and D. Yutian, “Effect of grain size and twin boundary spacing on plastic deformation of nano-polycrystalline Al alloy by molecular dynamics study,” Rare Met. Mater. Eng. 51, 2436–2445 (2022). R. Junqiang, Ya. Dan, W. Qi, L. Xuefeng, Z. Xudong, X. Hongtao, T. Fuling, and D. Yutian, “Effect of grain size and twin boundary spacing on plastic deformation of nano-polycrystalline Al alloy by molecular dynamics study,” Rare Met. Mater. Eng. 51, 2436–2445 (2022).
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Zurück zum Zitat B. Xue, D. B. Harwood, J. L. Chen, and J. I. Siepmann, “Monte Carlo simulations of fluid phase equilibria and interfacial properties for water/alkane mixtures: An assessment of nonpolarizable water models and of departures from the Lorentz–Berthelot combining rules,” J. Chem. Eng. Data 63, 4256–4268 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jced.8b00757CrossRef B. Xue, D. B. Harwood, J. L. Chen, and J. I. Siepmann, “Monte Carlo simulations of fluid phase equilibria and interfacial properties for water/alkane mixtures: An assessment of nonpolarizable water models and of departures from the Lorentz–Berthelot combining rules,” J. Chem. Eng. Data 63, 4256–4268 (2018). https://​doi.​org/​10.​1021/​acs.​jced.​8b00757CrossRef
Metadaten
Titel
Effects of Bi Inclusion on Tensile Mechanical Property and Deformation Mechanism of Nanopolycrystalline Fe: A Molecular Dynamics study
verfasst von
Jingcheng Zhang
Fazhan Wang
Minggang Wang
Hongbo Wang
Zhen Chen
Yixuan Wang
Publikationsdatum
29.12.2023
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Physics of Metals and Metallography / Ausgabe 13/2023
Print ISSN: 0031-918X
Elektronische ISSN: 1555-6190
DOI
https://doi.org/10.1134/S0031918X23601932

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