journal article·2019-05-14Open access

Microscale shear specimens for evaluating the shear deformation in single-crystal and nanocrystalline Cu and at Cu–Si interfaces

Jonathan G. Gigax, Jon K. Baldwin, Chris J. Sheehan, Stuart A. Maloy, Nan Li

Journal of Materials Research· Volume 34· Issue 9

Abstract

Microscale testing has enjoyed significant developments, with the majority of testing focused on tensile/compression type tests and little focus on shear testing. With the recent advances in macroscale shear testing, we developed a novel shear structure for evaluating shear properties of bulk materials and films at the microscale. The shear response in single-crystal copper oriented along the [111] direction was found to have a yield strength of ∼180 MPa. Nanocrystalline copper specimens with different orientations showed sensitivity to the film texture with a shear yield strength nearly three times that of single-crystal copper. Shear specimens were fabricated with Cu film–Si substrate interface near the middle of the shear region and compressed to fracture. The shear response showed a mixed behavior of the stiff Si substrate and softer nanocrystalline film and failed in a brittle manner, indicating a response unique to the interface.
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Research context

OpenAlex topics: Microstructure and mechanical properties · Aluminum Alloys Composites Properties · Microstructure and Mechanical Properties of Steels

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References (50)

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