位错动力学中的障碍与源：纳米柱压缩中突发塑性事件的强化与统计

纳米柱的机械变形显示出与单晶块体行为明显不同的特征：屈服强度随尺寸减小而增加，塑性变形伴随应变突跳和/或应力跌落（取决于加载条件），且随机性特征对材料制备和条件非常敏感。该现象的性质构成一个悖论：尽管这些突跳类似于块体晶体中使用声发射(AE)技术听到的、普遍且广泛独立于材料条件的噪声，它们却主要在纳米柱尺寸减小和强度增加时强烈出现。在本文中，我们提出了一个真实但最小的离散位错塑性模型，用于纳米柱的弹塑性变形，该模型与纳米柱压缩实验的主要实验观察一致，并对此悖论提供了清晰见解。随着样品尺寸增大，该模型自然地在纳米柱典型渐进行为与类似块体中尺度塑性证据的行为之间过渡。一致的强化、大流变应力涨落和临界雪崩的组合仅在障碍远强于位错源的脱钉扎区观察到；相反，当位错源强度与障碍势垒相当时，屈服强度尺寸效应消失，但塑性雪崩动力学在样品宽度和长宽比尺度上强烈普适。最后，我们阐明了在我们的模型位错动力学中导致脱钉扎与尺寸效应联系的机制。以此方式，我们的模型为统一跨尺度的机械变形统计方面构建了路径。