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Interface-driven microstructure development and ultra high strength of bulk nanostructured Cu-Nb multilayers fabricated by severe plastic deformation
被引:152
作者:

Beyerlein, Irene J.
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Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA

Mara, Nathan A.
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Carpenter, John S.
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Nizolek, Thomas
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Univ Calif Santa Barbara, Dept Mat, Santa Barbara, CA 93106 USA Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA

Mook, William M.
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Wynn, Thomas A.
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McCabe, Rodney J.
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Mayeur, Jason R.
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Kang, Keonwook
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Zheng, Shijian
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Wang, Jian
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Pollock, Tresa M.
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Univ Calif Santa Barbara, Dept Mat, Santa Barbara, CA 93106 USA Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA
机构:
[1] Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA
[2] Univ Calif Santa Barbara, Dept Mat, Santa Barbara, CA 93106 USA
关键词:
POLYCRYSTALLINE FCC METALS;
ROLLING TEXTURES;
NANOLAMELLAR COMPOSITES;
BIMETAL INTERFACES;
SINGLE-CRYSTALS;
COPPER;
ALLOYS;
MECHANISMS;
SIMULATION;
ANISOTROPY;
D O I:
10.1557/jmr.2013.21
中图分类号:
T [工业技术];
学科分类号:
08 ;
摘要:
We examine the development of stable bimetal interfaces in nanolayered composites in severe plastic deformation. Copper-niobium multilayers of varying layer thicknesses from several micrometers to 10 nanometers (nm) were fabricated via accumulative roll bonding (ARB). Investigation of their 5-parameter character and atomic scale structure finds that when layer thicknesses refine well below one micrometer, the interfaces self-organize to a few interface orientation relationships. With atomic scale and crystal plasticity modeling, we identify that the two controlling factors that determine whether an interface is stable under high strain rolling are orientation stability of the bicrystal and interface formation energy. A figure-of-merit is introduced that not only predicts the development of the prevailing interfaces but also explains why other interfaces did not develop. Through a suite of nanomechanical and bulk test results, we show that ARB composites containing these stable interfaces are found to have exceptional hardness (similar to 4.5 GPa) and strength (similar to 2 GPa).
引用
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Univ Illinois, Dept Mat Sci & Engn, Seitz Mat Res Lab, Urbana, IL 61801 USA Hebrew Univ Jerusalem, Racah Inst Phys, IL-91904 Jerusalem, Israel

Vo, Nhon Q.
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