Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science 24/2010

01.12.2010

Microstructural stability of copper with antimony dopants at grain boundaries: experiments and molecular dynamics simulations

verfasst von: Rahul K. Rajgarhia, Ashok Saxena, Douglas E. Spearot, K. Ted Hartwig, Karren L. More, Edward A. Kenik, Harry Meyer

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 24/2010

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This study presents evidence that the microstructural stability of fine-grained and nanocrystalline Cu is improved by alloying with Sb. Experimentally, Cu100−x Sb x alloys are cast in three compositions (Cu-0.0, 0.2, and 0.5 at.%Sb) and extruded into fine-grained form (with average grain diameter of 350 nm) by equal channel angular extrusion. Alloying the Cu specimens with Sb causes an increase in the temperature associated with microstructural evolution to 400 °C, compared to 250 °C for pure Cu. This is verified by measurements of microhardness, ultimate tensile strength, and grain size using transmission electron microscopy. Complementary molecular dynamics (MD) simulations are performed on nanocrystalline Cu–Sb alloy models (with average grain diameter of 10 nm). MD simulations show fundamentally that Sb atoms placed at random sites along the grain boundaries can stabilize the nanocrystalline Cu microstructure during an accelerated annealing process.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
3.
Zurück zum Zitat Weertman JR (1993) Hall-petch strengthening in nanocrystalline metals. Mater Sci Eng A 166:161CrossRef Weertman JR (1993) Hall-petch strengthening in nanocrystalline metals. Mater Sci Eng A 166:161CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Ganapathi SK, Owen DM, Chokshi AH (1991) Scripta Metall Mater 25:2699CrossRef Ganapathi SK, Owen DM, Chokshi AH (1991) Scripta Metall Mater 25:2699CrossRef
6.
8.
10.
11.
Zurück zum Zitat Hibbard GD, Radmilovic V, Aust KT, Erb U (2008) Mater Sci Eng A 494:232CrossRef Hibbard GD, Radmilovic V, Aust KT, Erb U (2008) Mater Sci Eng A 494:232CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Ames M, Markmann J, Karos R, Michels A, Tschope A, Birringer R (2008) Acta Mater 56:4255CrossRef Ames M, Markmann J, Karos R, Michels A, Tschope A, Birringer R (2008) Acta Mater 56:4255CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat Natter H, Schmelzer M, Loffler MS, Krill CE, Fitch A, Hempelmann R (2000) J Phys Chem B 104:2467CrossRef Natter H, Schmelzer M, Loffler MS, Krill CE, Fitch A, Hempelmann R (2000) J Phys Chem B 104:2467CrossRef
19.
21.
Zurück zum Zitat Michels A, Krill CE, Ehrhardt H, Birringer R, Wu DT (1999) Acta Mater 47:2143CrossRef Michels A, Krill CE, Ehrhardt H, Birringer R, Wu DT (1999) Acta Mater 47:2143CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Randle V (1996) The role of the coincidence site lattice in grain boundary engineering. Institute of Materials, London Randle V (1996) The role of the coincidence site lattice in grain boundary engineering. Institute of Materials, London
23.
Zurück zum Zitat Chen Z, Liu F, Wang HF, Yang W, Yang GC, Zhou YH (2009) Acta Mater 57:1466CrossRef Chen Z, Liu F, Wang HF, Yang W, Yang GC, Zhou YH (2009) Acta Mater 57:1466CrossRef
26.
27.
28.
Zurück zum Zitat Suryanarayanan R, Frey CA, Sastry SML, Waller BE, Buhro WE (1999) Mater Sci Eng A 264:210CrossRef Suryanarayanan R, Frey CA, Sastry SML, Waller BE, Buhro WE (1999) Mater Sci Eng A 264:210CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Mehta SC, Smith DA, Erb U (1995) Mater Sci Eng A A204:227 Mehta SC, Smith DA, Erb U (1995) Mater Sci Eng A A204:227
30.
Zurück zum Zitat Liu F, Chen Z, Yang W, Yang CL, Wang HF, Yang GC (2007) Mater Sci Eng A 457:13CrossRef Liu F, Chen Z, Yang W, Yang CL, Wang HF, Yang GC (2007) Mater Sci Eng A 457:13CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Darling KA, Chan RN, Wong PZ, Semones JE, Scattergood RO, Koch CC (2008) Scripta Mater 59:530CrossRef Darling KA, Chan RN, Wong PZ, Semones JE, Scattergood RO, Koch CC (2008) Scripta Mater 59:530CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Krill CE, Klein R, Janes S, Birringer R (1995) Mater Sci Forum 179–181:443CrossRef Krill CE, Klein R, Janes S, Birringer R (1995) Mater Sci Forum 179–181:443CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Weissmuller J, Krauss W, Haubold T, Birringer R, Gleiter H (1992) Nanostruct Mater 1:439CrossRef Weissmuller J, Krauss W, Haubold T, Birringer R, Gleiter H (1992) Nanostruct Mater 1:439CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Valiev RZ, Islamgaliev RK, Alexandrov IV (2000) Prog Mater Sci 45:103CrossRef Valiev RZ, Islamgaliev RK, Alexandrov IV (2000) Prog Mater Sci 45:103CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Mishin Y, Mehl MJ, Papaconstantopoulos DA, Voter AF, Kress JD (2001) Phys Rev B 63:224101CrossRefADS Mishin Y, Mehl MJ, Papaconstantopoulos DA, Voter AF, Kress JD (2001) Phys Rev B 63:224101CrossRefADS
38.
40.
41.
Zurück zum Zitat Subramanian PR, Chakrabarti DJ, Laughlin DE, Massalshi TB (1993) Phase diagrams of binary copper alloys. ASM International, Materials Park Subramanian PR, Chakrabarti DJ, Laughlin DE, Massalshi TB (1993) Phase diagrams of binary copper alloys. ASM International, Materials Park
43.
Zurück zum Zitat Schaffer J, Saxena A, Sanders T, Antolovich S, Warner S (2000) Science and design of engineering materials, 2nd edn. McGraw-Hill Science, New York Schaffer J, Saxena A, Sanders T, Antolovich S, Warner S (2000) Science and design of engineering materials, 2nd edn. McGraw-Hill Science, New York
44.
47.
Zurück zum Zitat Xue Q, Beyerlein IJ, Alexander DJ, Gray Iii GT (2007) Acta Mater 55:655CrossRef Xue Q, Beyerlein IJ, Alexander DJ, Gray Iii GT (2007) Acta Mater 55:655CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Aggarwal AO, Markondeya Raj P, Pratap RJ, Saxena A, Tummala RR (2002) Design and fabrication of high aspect ratio fine pitch interconnects for wafer level packaging. In: Proceedings 4th electronics packaging technology conference (EPTC 2002) Aggarwal AO, Markondeya Raj P, Pratap RJ, Saxena A, Tummala RR (2002) Design and fabrication of high aspect ratio fine pitch interconnects for wafer level packaging. In: Proceedings 4th electronics packaging technology conference (EPTC 2002)
49.
Zurück zum Zitat Bansal S, Saxena A, Tummala RR (2004) Nanocrystalline copper and nickel as ultra high-density chip-to-package interconnections. In: Proceedings—electronic components and technology conference Bansal S, Saxena A, Tummala RR (2004) Nanocrystalline copper and nickel as ultra high-density chip-to-package interconnections. In: Proceedings—electronic components and technology conference
50.
Zurück zum Zitat Randle V, Engler O (2000) Introduction to textru analysis: macrotexture, microtexture and orientation mapping. Gordon and Breach Science Publishers, London Randle V, Engler O (2000) Introduction to textru analysis: macrotexture, microtexture and orientation mapping. Gordon and Breach Science Publishers, London
53.
54.
55.
56.
58.
Metadaten
Titel
Microstructural stability of copper with antimony dopants at grain boundaries: experiments and molecular dynamics simulations
verfasst von
Rahul K. Rajgarhia
Ashok Saxena
Douglas E. Spearot
K. Ted Hartwig
Karren L. More
Edward A. Kenik
Harry Meyer
Publikationsdatum
01.12.2010
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 24/2010
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-010-4764-1

Weitere Artikel der Ausgabe 24/2010

Journal of Materials Science 24/2010 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.