TO THE QUESTION ABOUT HOLLA-PATCH BACK EFFECT
Keywords:
Hall-Petch effect, atomically smooth nanocrystal, dimensionAbstract
To date, the empirical Hall-Petch law and its inverse effect have been debated. Numerous models have been proposed and the inexhaustibility of the deep Hall – Petch concept has been shown. In the framework of this work, we want to show that the inverse Hall-Petch effect is observed not only in polycrystals, but also inherent in atomically smooth nanocrystals. To determine the thickness of the surface layer of atomically smooth nanocrystals, we used the size dependence of the physical property. For the yield strength of atomically smooth nanocrystals, we have obtained an equation that coincides in shape with the Hall - Petch equation. However, the proportionality coefficients in both formulas are different. In the case under consideration, the behavior of the yield strength of atomically smooth nanocrystals is also determined by their surface tension. If the obtained equation for surface tension takes into account the formula of A.I. Rusanov, then we get the inverse Hall-Petch effect. Thus, the inverse Hall - Petch effect is due to the size dependence of the surface tension of atomically smooth nanocrystals and ultimately depends on the atomic radius, which determines the thickness of the surface layer of the nanostructure.
References
Малыгин Г.А. Пластичность и прочность микро- и нанокристаллических материалов. // ФТТ, 2007, Т.49, вып. 6. – С. 961-983. 2. Козлов Э.В., Жданов А.Н., Конева Н.А. Барьерное торможение дислокаций. Проблема Холла–Петча. // Физическая мезомеханика, 2006, Т.9, №3. – С. 81-92.
Козлов Э.В., Жданов А.Н., Конева Н.А. Механизмы деформации и механические свойства наноматериалов. // Физическая мезомеханика, 2007, Т.10, №3. – С. 95-103.
Козлов Э.В., Конева Н.А., Попова Н.А. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро- и мезоуровня. // Физическая мезомеханика, 2009, Т.12, №4. - С. – 93106.
Зуев Л.Б., Зариковская Н.В., Федосова М.А. Макролокализация пластического течения в алюминии и соотношение Холла−Петча. // Журнал технической физики, 2010, том 80, вып. 9. – 68-74.
Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Лопатин Ю.Г., Пирожникова О.Э., Сахаров Н.В., Пискунов А.В., Козлова Н.А. Соотношение Холла–Петча в нано-и микрокристаллических металлах, полученных методами интенсивного пластического деформирования. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2010, № 5(2). - С. 142–146.
Панин В.Е., Моисеенко Д.Д., Елсукова Т.Ф. Многоуровневая модель деформируемого поликристалла. Проблема Холла-Петча // Физическая мезомеханика, 2013, Т. 16, № 4. – С. 15– 28. 8. Юров В.М. Толщина поверхностного слоя атомарно-гладких кристаллов // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019 Вып. 11. - С. 389-397.
Юров В.М., Лауринас В.Ч., Гученко С.А. Толщина поверхностного слоя атомарно-гладких магнитных наноструктур // Нано- и микросистемная техника, 2019, №6. – С. 347-352.
Панин В.Е., Гриняев Ю.В. Физическая мезомеханика - новая парадигма на стыке физики и механики деформируемого твердого тела // Физическая мезомеханика, 2003, Т.6, №4. – С. 9-36.
Арутюнов К.Ю. Квантовые размерные эффекты в металлических наноструктурах // ДАН ВШ РАН. 2015. №3(28). – С. 7-16.
Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М. Введение в физику поверхности. - М.: Наука. 2006. - 490 с.
Уваров Н.Ф., Болдырев В.В. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем // Успехи химии. 2001. Т. 70 (4). – С. 307-329.
Рехвиашвили С.Ш., Киштикова Е.В., Кармокова Р.Ю. К расчету постоянной Толмена // Письма в ЖТФ, 2007, Т. 33, вып. 2. – С. 1-7.
Андриевский Р.А., Глезер А.М. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. I. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления. // Физика металлов и металловедение. 1999. Т. 88. № 1. - С. 50-73.
Guo J. X-Rays in Nanoscience: Spectroscopy, Spectromicroscopy, and Scattering Techniques. - Wiley-Vch. Verlag. 2010. - 263 p.
Hall E.O. The deformation and ageing of mild steel: III discussion of results. // Proc. Phys. Soc., 1951, V. 64B. - P. 747-753.
Petch N.J. The cleavage strength of polycrystals. //J. Iron. Steel. Inst., 1953, V. 174. - P. 25–28.
Юров В.М., Лауринас В.Ч., Гученко С.А. Некоторые вопросы физики прочности металлических наноструктур // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – Тверь: Твер. гос. ун-т., 2013, Вып. 5. – С. 408–412.
Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. – Л.: Химия, 1967. – 346 с.
Downloads
Published
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
CC BY-ND
A work licensed in this way allows the following:
1. The freedom to use and perform the work: The licensee must be allowed to make any use, private or public, of the work.
2. The freedom to study the work and apply the information: The licensee must be allowed to examine the work and to use the knowledge gained from the work in any way. The license may not, for example, restrict "reverse engineering."
2. The freedom to redistribute copies: Copies may be sold, swapped or given away for free, in the same form as the original.
