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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 12/2013

01.12.2013

Thermal Stability of Nanocrystalline Copper Alloyed with Antimony

verfasst von: Mark A. Atwater, Suhrit Mula, Ronald O. Scattergood, Carl C. Koch

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 12/2013

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Abstract

Nanocrystalline copper (Cu) was generated by cryogenic, high-energy ball milling. Antimony (Sb) was added to investigate its utility in stabilizing the grain structure during annealing up to a maximum temperature of 1073 K (800 °C). When alloyed with Sb in quantities up to 1 at. pct, thermal stability was maintained up to 673 K (400 °C). Cu and Sb have very different molar volumes which can drive segregation of the solute due to the elastic strain energy and hence stabilize the grain size by reducing grain boundary energy. The elastic mismatch of Sb in Cu is calculated to be quite large (113 kJ/mol) when molar volume is used, but when an equivalent equation using atomic radius is applied, the driving force is nearly an order of magnitude lower (~12 kJ/mol). The low elastic mismatch is corroborated by the large equilibrium solubility of Sb in Cu. The results for the Cu-Sb system are compared to the nanocrystalline Ni-W system and the large amount of equilibrium solubility of the solute in both cases is thought to hinder thermal stabilization since segregation is not strongly favored.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat R.K. Rajgarhia, A. Saxena, D.E. Spearot, K.T. Hartwig, K.L. Moore, E.A. Kenik, and H. Meyer: J. Mater. Sci., 2010, vol. 45, pp. 6707–18.CrossRef R.K. Rajgarhia, A. Saxena, D.E. Spearot, K.T. Hartwig, K.L. Moore, E.A. Kenik, and H. Meyer: J. Mater. Sci., 2010, vol. 45, pp. 6707–18.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat R.K. Rajgarhia, D.E. Spearot, and A. Saxena: J. Mater. Res., 2010, vol. 25, pp. 411–21.CrossRef R.K. Rajgarhia, D.E. Spearot, and A. Saxena: J. Mater. Res., 2010, vol. 25, pp. 411–21.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat R.K. Rajgarhia, D.E. Spearot, and A. Saxena: JOM, 2010, vol. 62, pp. 70–74.CrossRef R.K. Rajgarhia, D.E. Spearot, and A. Saxena: JOM, 2010, vol. 62, pp. 70–74.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat B.D. Cullity and S.R. Stock: Elements of X-Ray Diffraction 2001, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001, p. 170. B.D. Cullity and S.R. Stock: Elements of X-Ray Diffraction 2001, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001, p. 170.
6.
Zurück zum Zitat W.J. Poole, M.F. Ashby, and N.A. Fleck: Scripta Mater., 1996, vol. 34, pp. 559–64.CrossRef W.J. Poole, M.F. Ashby, and N.A. Fleck: Scripta Mater., 1996, vol. 34, pp. 559–64.CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat F. Liu and R. Kirchheim: Scripta Mater., 2004, vol. 51, pp. 521–25.CrossRef F. Liu and R. Kirchheim: Scripta Mater., 2004, vol. 51, pp. 521–25.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J.R. Trelewicz and C.A. Schuh: Phys. Rev. B, 2009, vol. 79, pp. 1–13.CrossRef J.R. Trelewicz and C.A. Schuh: Phys. Rev. B, 2009, vol. 79, pp. 1–13.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat X.J. Liu, C.P. Wang, I. Ohnuma, R. Kainuma, and K. Ishida: J. Phase Equilib., 2000, vol. 21, pp. 432–42.CrossRef X.J. Liu, C.P. Wang, I. Ohnuma, R. Kainuma, and K. Ishida: J. Phase Equilib., 2000, vol. 21, pp. 432–42.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat M.A. Atwater, H. Bahmanpour, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: J. Mater. Sci., 2013, vol. 48, pp. 220–26.CrossRef M.A. Atwater, H. Bahmanpour, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: J. Mater. Sci., 2013, vol. 48, pp. 220–26.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat M.A. Atwater, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: Mater. Sci. Eng. A, 2013, vol. 559, pp. 250–56.CrossRef M.A. Atwater, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: Mater. Sci. Eng. A, 2013, vol. 559, pp. 250–56.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat E. Botcharova, J. Freudenberger, and L. Schultz: J. Mater. Sci., 2004, vol. 39, 5287–90.CrossRef E. Botcharova, J. Freudenberger, and L. Schultz: J. Mater. Sci., 2004, vol. 39, 5287–90.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat X. Zhang, N.Q. Vo, P. Bellon, and R.S. Averback: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 5332–41.CrossRef X. Zhang, N.Q. Vo, P. Bellon, and R.S. Averback: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 5332–41.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Mula, H. Bahmanpour, S. Mala, P.C. Kang, M. Atwater, W. Jian, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 539, pp. 330–36.CrossRef S. Mula, H. Bahmanpour, S. Mala, P.C. Kang, M. Atwater, W. Jian, R.O. Scattergood, and C.C. Koch: Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 539, pp. 330–36.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat N.Q. Vo, S.W. Chee, D. Schwen, X. Zhang, P. Bellon, and R.S. Averback: Scripta Mater., 2010, vol. 63, pp. 929–32.CrossRef N.Q. Vo, S.W. Chee, D. Schwen, X. Zhang, P. Bellon, and R.S. Averback: Scripta Mater., 2010, vol. 63, pp. 929–32.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat A.R. Miedema, P.F.d. Chatel, and F.R.d. Boer: Physica B, 1980, vol. 100, pp. 1–28. A.R. Miedema, P.F.d. Chatel, and F.R.d. Boer: Physica B, 1980, vol. 100, pp. 1–28.
19.
Zurück zum Zitat L. Vitos, A.V. Ruban, H.L. Skriver, J. Kollar: Surf. Sci., 1998, vol. 411, pp. 186–202.CrossRef L. Vitos, A.V. Ruban, H.L. Skriver, J. Kollar: Surf. Sci., 1998, vol. 411, pp. 186–202.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat J.D. Eshelby: Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, 1951, vol. 244, pp. 87–112.CrossRef J.D. Eshelby: Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, 1951, vol. 244, pp. 87–112.CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat P. Shewmon: Diffusion in Solids, 2 ed., The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1989. P. Shewmon: Diffusion in Solids, 2 ed., The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1989.
24.
25.
Zurück zum Zitat A.J. Detor, M.K. Miller, and C.A. Schuh: Philos. Mag., 2006, vol. 86, pp. 4459–75.CrossRef A.J. Detor, M.K. Miller, and C.A. Schuh: Philos. Mag., 2006, vol. 86, pp. 4459–75.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat A.J. Detor and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2007, vol. 22, pp. 3233–48.CrossRef A.J. Detor and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2007, vol. 22, pp. 3233–48.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat T.J. Rupert, J.R. Trelewicz, and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2012, vol. 27, pp. 1285–94.CrossRef T.J. Rupert, J.R. Trelewicz, and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2012, vol. 27, pp. 1285–94.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat T. Ziebell and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2012, vol. 27, pp. 1271–84.CrossRef T. Ziebell and C.A. Schuh: J. Mater. Res., 2012, vol. 27, pp. 1271–84.CrossRef
Metadaten
Titel
Thermal Stability of Nanocrystalline Copper Alloyed with Antimony
verfasst von
Mark A. Atwater
Suhrit Mula
Ronald O. Scattergood
Carl C. Koch
Publikationsdatum
01.12.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 12/2013
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-013-1891-8

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