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Engineering dislocation‐rich plastic zones in ceramics via room‐temperature scratching

Fang, Xufei ; Preuß, Oliver ; Breckner, Patrick ; Zhang, Jiawen ; Lu, Wenjun (2023)
Engineering dislocation‐rich plastic zones in ceramics via room‐temperature scratching.
In: Journal of the American Ceramic Society, 2023, 106 (8)
doi: 10.26083/tuprints-00024320
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

In this communication, we demonstrate a simple but powerful method to engineer dislocations into large plastic zones in various single‐crystal ceramic materials via room‐temperature scratching. By using a Brinell indenter with a diameter of 2.5 mm, we successfully produced plastic zones with a width and depth of ∼150 µm in a single scratch track, while the length of the scratch track can be arbitrarily long depending on the sample size. Increasing the number of repetitive scratching cycles increases the dislocation density up to ∼10¹³ m⁻² without visible crack formation. The outlined experimental procedure is showcased on single‐crystal SrTiO₃, MgO, ZnS, and CaF₂ to demonstrate the general applicability of this technique. In light of the increasing research interest in dislocation‐tuned functional and mechanical properties in ceramics, our method will serve as a simple, fast, and robust technique to pave the road for scaling up the required large plastic zones for dislocation engineering in ceramics.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2023
Autor(en): Fang, Xufei ; Preuß, Oliver ; Breckner, Patrick ; Zhang, Jiawen ; Lu, Wenjun
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Engineering dislocation‐rich plastic zones in ceramics via room‐temperature scratching
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 24 November 2023
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2023
Ort der Erstveröffentlichung: Oxford
Verlag: Wiley-Blackwell
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Journal of the American Ceramic Society
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 106
(Heft-)Nummer: 8
DOI: 10.26083/tuprints-00024320
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24320
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Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

In this communication, we demonstrate a simple but powerful method to engineer dislocations into large plastic zones in various single‐crystal ceramic materials via room‐temperature scratching. By using a Brinell indenter with a diameter of 2.5 mm, we successfully produced plastic zones with a width and depth of ∼150 µm in a single scratch track, while the length of the scratch track can be arbitrarily long depending on the sample size. Increasing the number of repetitive scratching cycles increases the dislocation density up to ∼10¹³ m⁻² without visible crack formation. The outlined experimental procedure is showcased on single‐crystal SrTiO₃, MgO, ZnS, and CaF₂ to demonstrate the general applicability of this technique. In light of the increasing research interest in dislocation‐tuned functional and mechanical properties in ceramics, our method will serve as a simple, fast, and robust technique to pave the road for scaling up the required large plastic zones for dislocation engineering in ceramics.

Freie Schlagworte: cyclic loading, dislocations in ceramics, room‐temperature plasticity, scratching
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-243201
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe
Hinterlegungsdatum: 24 Nov 2023 13:26
Letzte Änderung: 27 Nov 2023 07:33
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