Solute stabilization of nanocrystalline tungsten against abnormal grain growth
Source abstract
Abstract
Microstructure and phase evolution in magnetron sputtered nanocrystalline tungsten and tungsten alloy thin films are explored through in situ TEM annealing experiments at temperatures up to 1000 °C. Grain growth in unalloyed nanocrystalline tungsten transpires through a discontinuous process at temperatures up to 550 °C, which is coupled to an allotropic phase transformation of metastable β-tungsten with the A-15 cubic structure to stable body centered cubic (BCC) α-tungsten. Complete transformation to the BCC α-phase is accompanied by the convergence to a unimodal nanocrystalline structure at 650 °C, signaling a transition to continuous grain growth. Alloy films synthesized with compositions of W–20 at.% Ti and W–15 at.% Cr exhibit only the BCC α-phase in the as-deposited state, which indicate the addition of solute stabilizes the films against the formation of metastable β-tungsten. Thermal stability of the alloy films is significantly improved over their unalloyed counterpart up to 1000 °C, and grain coarsening occurs solely through a continuous growth process. The contrasting thermal stability between W–Ti and W–Cr is attributed to different grain boundary segregation states, thus demonstrating the critical role of grain boundary chemistry in the design of solute-stabilized nanocrystalline alloys.
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Research context
OpenAlex topics: Advanced materials and composites · Microstructure and mechanical properties · Advanced Materials Characterization Techniques
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References (67)
Show source-provided references
1. 10.1557/jmr.2014.38510.1557/jmr.2014.385 ↗
2. Edington · 1976
3. 10.1016/S1359-6454(03)00079-X10.1016/S1359-6454(03)00079-X ↗
4. 10.1016/j.tsf.2015.01.03010.1016/j.tsf.2015.01.030 ↗
5. 10.1016/j.scriptamat.2009.01.01110.1016/j.scriptamat.2009.01.011 ↗
6. 10.1016/j.actamat.2005.06.00610.1016/j.actamat.2005.06.006 ↗
7. 10.1063/1.36258410.1063/1.362584 ↗
8. Mechanical behavior and dynamic failure of high-strength ultrafine grained tungsten under uniaxial compression
9. 10.1016/j.scriptamat.2011.11.04010.1016/j.scriptamat.2011.11.040 ↗
10. 10.1007/s11837-011-0202-310.1007/s11837-011-0202-3 ↗
11. In situ TEM observation of the response of ultrafine- and nanocrystalline-grained tungsten to extreme irradiation environments10.1038/srep04716 ↗
12. 10.1016/0965-9773(93)90088-S10.1016/0965-9773(93)90088-S ↗
13. 10.1016/j.actamat.2009.08.03610.1016/j.actamat.2009.08.036 ↗
14. 10.1016/S1006-706X(08)60074-610.1016/S1006-706X(08)60074-6 ↗
15. 10.1016/j.scriptamat.2016.09.01410.1016/j.scriptamat.2016.09.014 ↗
16. Williams · 2009
17. 10.1016/j.scriptamat.2009.12.02410.1016/j.scriptamat.2009.12.024 ↗
18. 10.1557/jmr.2015.26910.1557/jmr.2015.269 ↗
19. 10.1016/S0040-6090(99)00947-510.1016/S0040-6090(99)00947-5 ↗
20. 10.1016/j.actamat.2016.01.07310.1016/j.actamat.2016.01.073 ↗
21. 10.1016/j.actamat.2013.02.05710.1016/j.actamat.2013.02.057 ↗
22. 10.1016/0502-8205(52)90009-910.1016/0502-8205(52)90009-9 ↗
23. 10.1063/1.495406610.1063/1.4954066 ↗
24. 10.1063/1.172274210.1063/1.1722742 ↗
25. 10.1016/j.actamat.2014.03.03910.1016/j.actamat.2014.03.039 ↗
26. 10.1007/s11837-016-1868-310.1007/s11837-016-1868-3 ↗
27. 10.1016/S1359-6454(01)00207-510.1016/S1359-6454(01)00207-5 ↗
28. Malow · 1996 · 33
29. 10.1016/j.jnucmat.2014.08.04410.1016/j.jnucmat.2014.08.044 ↗
30. 10.1007/BF0102833110.1007/BF01028331 ↗
31. 10.1016/j.jnucmat.2013.02.07410.1016/j.jnucmat.2013.02.074 ↗
32. 10.1023/A:101102690098910.1023/A:1011026900989 ↗
33. 10.1016/j.actamat.2008.04.00710.1016/j.actamat.2008.04.007 ↗
34. 10.1002/adma.20090424510.1002/adma.200904245 ↗
35. 10.1016/j.msea.2016.08.04510.1016/j.msea.2016.08.045 ↗
36. 10.1016/j.msea.2010.10.10910.1016/j.msea.2010.10.109 ↗
37. 10.1007/s11837-013-0799-510.1007/s11837-013-0799-5 ↗
38. 10.1007/s11837-016-1899-910.1007/s11837-016-1899-9 ↗
39. 10.1016/j.mattod.2013.10.01910.1016/j.mattod.2013.10.019 ↗
40. 10.1557/JMR.2007.040310.1557/JMR.2007.0403 ↗
41. 10.1016/j.scriptamat.2011.03.02810.1016/j.scriptamat.2011.03.028 ↗
42. 10.1016/j.msea.2006.06.09610.1016/j.msea.2006.06.096 ↗
43. 10.1016/S1359-6462(02)00098-210.1016/S1359-6462(02)00098-2 ↗
44. 10.1016/j.jallcom.2013.03.17710.1016/j.jallcom.2013.03.177 ↗
45. 10.1016/j.actamat.2016.12.03610.1016/j.actamat.2016.12.036 ↗
46. 10.1016/j.actamat.2009.04.00710.1016/j.actamat.2009.04.007 ↗
47. 10.1016/0956-716X(94)90432-410.1016/0956-716X(94)90432-4 ↗
48. 10.1016/j.actamat.2008.08.06210.1016/j.actamat.2008.08.062 ↗
49. 10.1146/annurev-matsci-070813-11362710.1146/annurev-matsci-070813-113627 ↗
50. 10.1016/S1359-6462(00)00628-X10.1016/S1359-6462(00)00628-X ↗
51. 10.1016/0040-6090(91)90522-Y10.1016/0040-6090(91)90522-Y ↗
52. 10.1103/PhysRevB.79.09411210.1103/PhysRevB.79.094112 ↗
53. 10.1016/j.scriptamat.2008.05.03910.1016/j.scriptamat.2008.05.039 ↗
54. 10.1080/0141861020824320410.1080/01418610208243204 ↗
55. 10.1016/j.actamat.2008.04.05110.1016/j.actamat.2008.04.051 ↗
56. 10.1088/0957-4484/21/14/14570110.1088/0957-4484/21/14/145701 ↗
57. 10.1016/0956-7151(92)90020-F10.1016/0956-7151(92)90020-F ↗
58. 10.1126/science.122473710.1126/science.1224737 ↗
59. 10.1021/jp991622d10.1021/jp991622d ↗
60. 10.1146/annurev.ms.20.080190.00133310.1146/annurev.ms.20.080190.001333 ↗
61. Grain boundary specific segregation in nanocrystalline Fe(Cr)
62. 10.1016/j.tsf.2014.03.00910.1016/j.tsf.2014.03.009 ↗
63. 10.1557/jmr.2013.21110.1557/jmr.2013.211 ↗
64. 10.1016/j.jcrysgro.2003.12.02110.1016/j.jcrysgro.2003.12.021 ↗
65. 10.1080/1478643050031382010.1080/14786430500313820 ↗
66. 10.1088/0034-4885/72/1/01650210.1088/0034-4885/72/1/016502 ↗
67. 10.1007/s11661-000-1016-z10.1007/s11661-000-1016-z ↗