Fortalecimiento y endurecimiento impulsados por la heterogeneidad en materiales heteroestructurados: modelado y simulación a través de escalas de longitud

Los metales y aleaciones heteroestructurados se diseñan con variaciones espaciales en resistencia y endurecimiento que producen sinergia más allá de la regla de mezclas. Esta revisión examina sistemas cúbicos de cara centrada (FCC), cúbicos de cuerpo centrado (BCC) y empaquetados hexagonales (HCP), incluyendo arquitecturas formadas o modificadas por laminado y rutas de deformación plástica severa relacionadas, y los examina bajo tensión, compresión y corte. A través de las clases de materiales, la incompatibilidad mecánica entre las zonas heterogéneas impulsa la partición de tensiones y los gradientes de deformación plástica que almacenan dislocaciones geométricamente necesarias cerca de los límites de zona. Las tensiones internas asociadas hacia atrás y hacia adelante sostienen el endurecimiento por trabajo, retrasan la inestabilidad e influyen en la localización y el inicio del daño. Evaluamos enfoques de continuo, plasticidad cristalina, mesoscale basada en dislocaciones y atomística según si predicen estos campos internos y si están validados contra mediciones de campo interno. Las observaciones clave son que los modelos predictivos requieren escalas de longitud intrínsecas físicamente identificables, leyes de interfaz experimentales restringidas y una separación cuidadosa de los mecanismos para evitar el conteo doble cuando coexisten términos de gradiente y cinemáticos. Quedan importantes brechas en la identificabilidad de parámetros para formulaciones de múltiples zonas y no locales, en la transferibilidad a través de rutas de procesamiento y modos de carga, y en los puntos de referencia de la comunidad que acoplan microestructuras bien caracterizadas con mediciones multimodales. Se proporcionan recomendaciones para objetivos de validación y campañas de referencia para acelerar el diseño predictivo.