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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 5/2020

21.02.2020

Thickness-Dependent Mechanical Behavior of 〈111〉-Oriented Cu Single Crystals

verfasst von: Y. Yan, Y. L. Liu, M. Q. Liu, D. Han, X. W. Li

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 5/2020

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Abstract

To explore the dependence of mechanical behavior on the crystal size, the \( [\bar{1}11] \)-oriented Cu single crystal was selected as a target material, and the variations of tensile and tension–tension fatigue behavior with the crystal specimen thickness (t) were systematically investigated. The results show that, with the decrease of t, the tensile yield strength continuously increases, especially as t < 0.4 mm, which is related to an enhanced role of surfaces in affecting dislocation activity; ultimate tensile strength first increases and elongation has almost no change as t is decreased from 2.0 to 1.0 mm, but with continuously decreasing t, both of them decrease; as t = 0.1 mm, the slight increases in ultimate tensile strength and elongation occur. With the decrease of t, the corresponding dislocation structures are evolved from the cell walls into the cells and tangles; meanwhile, the density of slip bands (SBs) decreases. Moreover, the obvious concentrated SB regions and notable cross-slip traces are clearly observed in thicker crystals. The fatigue life has no notable change as t = 2.0 and 1.0 mm, but increases subsequently with decreasing t due to the decrease in the plastic strain accumulation together with an enhanced interaction between the dislocations in the surface zone.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat E. Arzt: Acta Metall., 1998, vol. 46, pp. 5611-26. E. Arzt: Acta Metall., 1998, vol. 46, pp. 5611-26.
2.
Zurück zum Zitat X.H. Dong, X.T. Hong, F. Chen, B.R. Sang, W. Yu, and X.P. Zhang: Mater. Design, 2014, vol. 64, pp. 400-6. X.H. Dong, X.T. Hong, F. Chen, B.R. Sang, W. Yu, and X.P. Zhang: Mater. Design, 2014, vol. 64, pp. 400-6.
3.
Zurück zum Zitat X.X. Chen and A.H.W. Ngan: Scripta Mater., 2011, vol. 64, pp. 717-20. X.X. Chen and A.H.W. Ngan: Scripta Mater., 2011, vol. 64, pp. 717-20.
4.
Zurück zum Zitat M. Lederer, V. Gröger, G. Khatibi, and B. Weiss: Mater. Sci. Eng. A, 2010, vol. 527, pp. 590-9. M. Lederer, V. Gröger, G. Khatibi, and B. Weiss: Mater. Sci. Eng. A, 2010, vol. 527, pp. 590-9.
5.
Zurück zum Zitat Y.H. Zhao, Y.Z. Guo, Q. Wei, T.D. Topping, A.M. Dangelewicz, T.T. Zhu, T.G. Langdon, and E.J. Lavernia: Mater. Sci. Eng. A, 2009, vol. 525, pp. 68-77. Y.H. Zhao, Y.Z. Guo, Q. Wei, T.D. Topping, A.M. Dangelewicz, T.T. Zhu, T.G. Langdon, and E.J. Lavernia: Mater. Sci. Eng. A, 2009, vol. 525, pp. 68-77.
6.
Zurück zum Zitat A. Molotnikov, R. Lapovok, C.H.J. Davies, W. Cao, and Y. Estrin: Scripta Mater., 2008, vol. 59, pp. 1182-85. A. Molotnikov, R. Lapovok, C.H.J. Davies, W. Cao, and Y. Estrin: Scripta Mater., 2008, vol. 59, pp. 1182-85.
7.
Zurück zum Zitat G. Simons, C. Weippert, J. Dual, and J. Villain: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 416, pp. 290-9. G. Simons, C. Weippert, J. Dual, and J. Villain: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 416, pp. 290-9.
8.
Zurück zum Zitat C. Howard, D. Frazer, A. Lupinacci, S. Parker, R.Z. Valiev, C. Shin, and B. William Choi: Mater. Sci. Eng. A, 2016, vol. 649, pp. 104-13. C. Howard, D. Frazer, A. Lupinacci, S. Parker, R.Z. Valiev, C. Shin, and B. William Choi: Mater. Sci. Eng. A, 2016, vol. 649, pp. 104-13.
9.
Zurück zum Zitat H. Fang, R. Shiohara, T. Sumigawa, and T. Kitamura: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 618, pp. 416-23. H. Fang, R. Shiohara, T. Sumigawa, and T. Kitamura: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 618, pp. 416-23.
10.
Zurück zum Zitat J.P. Wharry, K.H. Yano, and P.V. Patki: Scripta Mater., 2019, vol. 162, pp. 63-7. J.P. Wharry, K.H. Yano, and P.V. Patki: Scripta Mater., 2019, vol. 162, pp. 63-7.
11.
Zurück zum Zitat H.D. Espinosa, B.C. Prorok, and B. Peng: J. Mech. Phys. Solids, 2004, vol. 52, pp. 667-89. H.D. Espinosa, B.C. Prorok, and B. Peng: J. Mech. Phys. Solids, 2004, vol. 52, pp. 667-89.
12.
Zurück zum Zitat J.R. Greer and J.T.M. De Hosson: Prog. Mater. Sci., 2011, vol. 56, pp. 654-724. J.R. Greer and J.T.M. De Hosson: Prog. Mater. Sci., 2011, vol. 56, pp. 654-724.
13.
Zurück zum Zitat S.H. Oh, M. Legros, D. Kiener, and G. Dehm: Nature Mater., 2009, vol. 8, pp. 95-100. S.H. Oh, M. Legros, D. Kiener, and G. Dehm: Nature Mater., 2009, vol. 8, pp. 95-100.
14.
Zurück zum Zitat T.A. Parthasarathy, S.I. Rao, D.M. Dimiduk, M.D. Uchic, and D.R. Trinkle: Scripta Mater., 2007, vol. 56, pp. 313-16. T.A. Parthasarathy, S.I. Rao, D.M. Dimiduk, M.D. Uchic, and D.R. Trinkle: Scripta Mater., 2007, vol. 56, pp. 313-16.
15.
Zurück zum Zitat D. Kiener and A.M. Minor: Nano lett., 2011, vol. 11, pp. 3816-20. D. Kiener and A.M. Minor: Nano lett., 2011, vol. 11, pp. 3816-20.
16.
Zurück zum Zitat G.P. Zhang, K.H. Sun, B. Zhang, J. Gong, C. Sun, and Z.G. Wang: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 483-484, pp. 387-90. G.P. Zhang, K.H. Sun, B. Zhang, J. Gong, C. Sun, and Z.G. Wang: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 483-484, pp. 387-90.
17.
Zurück zum Zitat U. Engel and R. Eckstein: J. Mater. Process. Technol., 2002, vol. 125-126, pp. 35-44. U. Engel and R. Eckstein: J. Mater. Process. Technol., 2002, vol. 125-126, pp. 35-44.
18.
Zurück zum Zitat C.S. Han, A. Hartmaier, H.J. Gao, and Y.G. Huang: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 415, pp. 225-33. C.S. Han, A. Hartmaier, H.J. Gao, and Y.G. Huang: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 415, pp. 225-33.
19.
Zurück zum Zitat C. Keller, E. Hug, and D. Chaterigner: Mater. Sci. Eng. A, 2009, vol. 500, pp. 207-15. C. Keller, E. Hug, and D. Chaterigner: Mater. Sci. Eng. A, 2009, vol. 500, pp. 207-15.
20.
Zurück zum Zitat H. Bei, S. Shim, G.M. Pharr, and E.P. George: Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 4762-70. H. Bei, S. Shim, G.M. Pharr, and E.P. George: Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 4762-70.
21.
Zurück zum Zitat Y. Yan, M. Lu, W.W. Guo, and X.W. Li: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 600, pp. 99-107. Y. Yan, M. Lu, W.W. Guo, and X.W. Li: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 600, pp. 99-107.
22.
Zurück zum Zitat D. Kiener, P. Hosemann, S.A. Maloy, and A.M. Minor: Nature Mater., 2011, vol. 10, pp. 608-13. D. Kiener, P. Hosemann, S.A. Maloy, and A.M. Minor: Nature Mater., 2011, vol. 10, pp. 608-13.
23.
Zurück zum Zitat K.S. Ng and A.H.W. Ngan: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 4902-10. K.S. Ng and A.H.W. Ngan: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 4902-10.
24.
Zurück zum Zitat M.Q. Liu, Y.L. Liu, Y. Yan, D. Han, and X.W. Li: Cryst. Res. Technol., 2017, vol. 52, pp. 1700178. M.Q. Liu, Y.L. Liu, Y. Yan, D. Han, and X.W. Li: Cryst. Res. Technol., 2017, vol. 52, pp. 1700178.
25.
Zurück zum Zitat S.H. Oh, M. Legros, D. Kiener, P. Gruber, and G. Dehm: Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 5558-71. S.H. Oh, M. Legros, D. Kiener, P. Gruber, and G. Dehm: Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 5558-71.
26.
Zurück zum Zitat C. Keller, A.M. Habraken, and L. Duchene: Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 550, pp. 342-9. C. Keller, A.M. Habraken, and L. Duchene: Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 550, pp. 342-9.
27.
Zurück zum Zitat K. Kammuri, M. Kitamura, and T. Fujii: Mater. Trans., 2015, vol. 56, pp. 200-5. K. Kammuri, M. Kitamura, and T. Fujii: Mater. Trans., 2015, vol. 56, pp. 200-5.
28.
Zurück zum Zitat Z.J. Zhou, T. Liu, S. Pu, H. Xu, L. Wang, and L.H. Lou: J. Alloy. Compd., 2015, vol. 647, pp. 802-8. Z.J. Zhou, T. Liu, S. Pu, H. Xu, L. Wang, and L.H. Lou: J. Alloy. Compd., 2015, vol. 647, pp. 802-8.
29.
Zurück zum Zitat P. Li, S.X. Li, Z.G. Wang, and Z.F. Zhang: Prog. Mater. Sci., 2011, vol. 56, pp. 328-77. P. Li, S.X. Li, Z.G. Wang, and Z.F. Zhang: Prog. Mater. Sci., 2011, vol. 56, pp. 328-77.
30.
Zurück zum Zitat S. Suresh: Fatigue of Materials, Cambridge University Press, Cambridge, 2001. S. Suresh: Fatigue of Materials, Cambridge University Press, Cambridge, 2001.
31.
Zurück zum Zitat J.T. Gao, C. Principe, and J. Wang: J Mater. Proc. Technol., 2007, vol. 184, pp. 42-6. J.T. Gao, C. Principe, and J. Wang: J Mater. Proc. Technol., 2007, vol. 184, pp. 42-6.
32.
Zurück zum Zitat H. Mughrabi: Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 387-389, pp. 209-13. H. Mughrabi: Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 387-389, pp. 209-13.
33.
Zurück zum Zitat X.W. Li, Z.G. Wang, and S.X. Li: Philo. Mag. Lett., 1999, vol. 79, pp. 869-75. X.W. Li, Z.G. Wang, and S.X. Li: Philo. Mag. Lett., 1999, vol. 79, pp. 869-75.
34.
Zurück zum Zitat X.W. Li, W.P. Jia, Z.G. Wang, and S.X. Li: J. Mater. Sci. Lett., 2000, vol. 19, pp. 641-3. X.W. Li, W.P. Jia, Z.G. Wang, and S.X. Li: J. Mater. Sci. Lett., 2000, vol. 19, pp. 641-3.
35.
Zurück zum Zitat Z. Wang, W.J. Romanow, and C. Laird: Metall. Trans. A, 1989, vol. 20, pp. 759-69. Z. Wang, W.J. Romanow, and C. Laird: Metall. Trans. A, 1989, vol. 20, pp. 759-69.
36.
Zurück zum Zitat J.R. Greer, W.C. Oliver, and W.D. Nix: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 1821-30. J.R. Greer, W.C. Oliver, and W.D. Nix: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 1821-30.
37.
Zurück zum Zitat D.M. Dimiduk, M.D. Uchic, and T.A. Parthasarathy: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 4065-77. D.M. Dimiduk, M.D. Uchic, and T.A. Parthasarathy: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 4065-77.
38.
Zurück zum Zitat G. Richter, K. Hillerich, D.S. Gianola, R. Monig, O.Kraft, and C.A. Volkert: Nano Lett., 2009, vol. 9, pp. 3048-52. G. Richter, K. Hillerich, D.S. Gianola, R. Monig, O.Kraft, and C.A. Volkert: Nano Lett., 2009, vol. 9, pp. 3048-52.
39.
Zurück zum Zitat B. Yang, C. Motz, M. Rester, and G. Dehm: Philos. Mag., 2012, vol. 92, pp. 3243-56. B. Yang, C. Motz, M. Rester, and G. Dehm: Philos. Mag., 2012, vol. 92, pp. 3243-56.
40.
Zurück zum Zitat C.Y. Dai, J. Xu, B. Zhang, and G.P. Zhang: Philo. Mag. Lett., 2013, vol. 93, pp. 531-40. C.Y. Dai, J. Xu, B. Zhang, and G.P. Zhang: Philo. Mag. Lett., 2013, vol. 93, pp. 531-40.
41.
Zurück zum Zitat Y. Yan, G.Q. Zhang, L.J. Chen, and X.W. Li: Inter. J. Min. Metall. Mater., 2019, vol. 26, pp. 1450-5. Y. Yan, G.Q. Zhang, L.J. Chen, and X.W. Li: Inter. J. Min. Metall. Mater., 2019, vol. 26, pp. 1450-5.
42.
Zurück zum Zitat C.R. Weinberger and W. Cai: Proc. Natl. Acad. Sci., 2008, vol. 105, pp. 14304-7. C.R. Weinberger and W. Cai: Proc. Natl. Acad. Sci., 2008, vol. 105, pp. 14304-7.
43.
Zurück zum Zitat Z.X. Wang, H.J. Shi, and J. Lu: Theor. Appl. Fract. Mech., 2008, vol. 50, pp. 124-31. Z.X. Wang, H.J. Shi, and J. Lu: Theor. Appl. Fract. Mech., 2008, vol. 50, pp. 124-31.
Metadaten
Titel
Thickness-Dependent Mechanical Behavior of 〈111〉-Oriented Cu Single Crystals
verfasst von
Y. Yan
Y. L. Liu
M. Q. Liu
D. Han
X. W. Li
Publikationsdatum
21.02.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 5/2020
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-020-05689-1

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