journal article·2011-06

Size effects in Al nanopillars: Single crystalline vs. bicrystalline

Allison Kunz, Siddhartha Pathak, Julia R. Greer

Acta Materialia· Volume 59· Issue 11
Publisher page

Abstract

The mechanical behavior of bicrystalline aluminum nano-pillars under uniaxial compression reveals size effects, a stochastic stress–strain signature, and strain hardening. Pillar diameters range from 400 nm to 2 μm and contain a single, non-sigma high angle grain boundary oriented parallel to the pillar axes. Our results indicate that these bicrystalline pillars are characterized by intermittent strain bursts and exhibit an identical size effect to their single crystalline counterparts. Further, we find that the presence of this particular grain boundary generally decreases the degree of work hardening relative to the single crystalline samples. These findings, along with transmission electron microscopy analysis, show that nano-pillar plasticity in the presence of a grain boundary is also characterized by dislocation avalanches, likely resulting from dislocation nucleation-controlled mechanisms, and that at these small length scales this grain boundary may serve as a dislocation sink rather than a dislocation source.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Microstructure and mechanical properties · Aluminum Alloys Composites Properties · Metal and Thin Film Mechanics

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (64)

Show source-provided references
1. Uchic · Science · 2004 · 305 · 98610.1126/science.1098993 ↗
2. Greer · Acta Mater · 2005 · 53 · 182110.1016/j.actamat.2004.12.031 ↗
3. Greer · Phys Rev B · 2006 · 73 · 24541010.1103/PhysRevB.73.245410 ↗
4. Volkert · Phil Mag · 2006 · 86 · 556710.1080/14786430600567739 ↗
5. Ng · Acta Mater · 2008 · 56 · 171210.1016/j.actamat.2007.12.016 ↗
6. Dimiduk · Acta Mater · 2005 · 53 · 406510.1016/j.actamat.2005.05.023 ↗
7. Budiman · Acta Mater · 2007 · 56 · 60210.1016/j.actamat.2007.10.031 ↗
8. Kiener · Adv Eng Mater · 2006 · 8 · 111910.1002/adem.200600129 ↗
9. Zheng · Nat Commun · 2010 · 1 · 14410.1038/ncomms1149 ↗
10. Shan · Nat Mater · 2008 · 7
11. Greer · J Mater · 2009 · 61 · 19
12. Kiener · Scripta Mater · 2009 · 60 · 14810.1016/j.scriptamat.2008.09.024 ↗
13. Dehm · Prog Mater Sci · 2009 · 54 · 66410.1016/j.pmatsci.2009.03.005 ↗
14. Legros · MRS Bull · 2010 · 35
15. Richter · Nano Lett · 2009 · 9 · 304810.1021/nl9015107 ↗
16. Zhang · Nanotechnology · 2009 · 20 · 36570610.1088/0957-4484/20/36/365706 ↗
17. Kiener · Acta Mater · 2008 · 56 · 58010.1016/j.actamat.2007.10.015 ↗
18. Kim · Acta Mater · 2009 · 57
19. Jennings · Philos Mag A · 2010 · DOI · 10
20. Jennings · Phys Rev Lett · 2010 · 104
21. Kim · Scripta Mater · 2009 · 61 · 30010.1016/j.scriptamat.2009.04.012 ↗
22. Kim · Acta Mater · 2010 · 58 · 235510.1016/j.actamat.2009.12.022 ↗
23. Han · Scripta Mater · 2010 · 63 · 115310.1016/j.scriptamat.2010.08.011 ↗
24. Bei · Scripta Mater · 2007 · 57 · 39710.1016/j.scriptamat.2007.05.010 ↗
25. Bei · Acta Mater · 2008 · 56 · 476210.1016/j.actamat.2008.05.030 ↗
26. Schneider · Phys Rev Lett · 2009 · 103
27. Schneider · Mater Sci Eng A · 2009 · 508 · 24110.1016/j.msea.2009.01.011 ↗
28. Zaiser · Phil Mag · 2008 · 88 · 386110.1080/14786430802132522 ↗
29. Lowry · Acta Mater · 2010 · 58 · 516010.1016/j.actamat.2010.05.052 ↗
30. Lilleodden · Scripta Mater · 2010 · 62 · 53210.1016/j.scriptamat.2009.12.048 ↗
31. Byer · Scripta Mater · 2010 · 62 · 53610.1016/j.scriptamat.2009.12.017 ↗
32. Yu · Nature · 2010 · 463 · 33510.1038/nature08692 ↗
33. Cao · Phys Rev B · 2008 · 77 · 19542910.1103/PhysRevB.77.195429 ↗
34. Deng · Acta Mater · 2009 · 57 · 609010.1016/j.actamat.2009.08.035 ↗
35. Jin · Acta Mater · 2008 · 56 · 112610.1016/j.actamat.2007.11.020 ↗
36. Senger · Scripta Mater · 2008 · 58 · 58710.1016/j.scriptamat.2007.11.031 ↗
37. Weygand · Mater Sci Eng A · 2008 · 483–484 · 18810.1016/j.msea.2006.09.183 ↗
38. Weinberger · Proc Nat Acad Sci USA · 2008 · 105 · 1430410.1073/pnas.0806118105 ↗
39. Greer · Mater Sci Eng A · 2008 · 493 · 2110.1016/j.msea.2007.08.093 ↗
40. Lee · Mater Sci Eng A · 2010 · 527 · 190310.1016/j.msea.2009.11.020 ↗
41. Uchic · Annu Rev Mater Res · 2009 · 39
42. Greer · Prog Mater Sci · 2011
43. Rinaldi · Acta Mater · 2008 · 56 · 51110.1016/j.actamat.2007.09.044 ↗
44. Konstantin · Nano Lett · 2007 · 7 · 205610.1021/nl070959l ↗
45. Deng · Appl Phys Lett · 2009 · 95 · 09191410.1063/1.3222936 ↗
46. Mara · Appl Phys Lett · 2008 · 92 · 23190110.1063/1.2938921 ↗
47. Mara · Appl Phys Lett · 2010 · 97
48. San Juan · Adv Mater · 2008 · 20 · 27210.1002/adma.200701527 ↗
49. Clark · Adv Eng Mater · 2010 · 12 · 80810.1002/adem.201000048 ↗
50. Jang · Scripta Mater · 2011 · 64 · 7710.1016/j.scriptamat.2010.09.010 ↗
51. Zhu · Prog Mater Sci · 2010 · 55 · 71010.1016/j.pmatsci.2010.04.001 ↗
52. Kiener · Mater Sci Eng A · 2009 · 505 · 7910.1016/j.msea.2009.01.005 ↗
53. Ng · Scripta Mater · 2008 · 59 · 79610.1016/j.scriptamat.2008.06.019 ↗
54. Dollar · Scr Metall · 1985 · 19 · 48110.1016/0036-9748(85)90118-8 ↗
55. Pathak S, Michler J, Wasmer K, Kalidindi S. Submitted for publication. 2011.
56. Sun · Scripta Mater · 1998 · 39 · 50110.1016/S1359-6462(98)00189-4 ↗
57. Ng · Phil Mag · 2009 · 89 · 301310.1080/14786430903164614 ↗
58. Jerusalem A. Private communications
59. Kiener · Mater Sci Eng A · 2006 · 459 · 26210.1016/j.msea.2007.01.046 ↗
60. Shim · Acta Mater · 2009 · 57 · 50310.1016/j.actamat.2008.09.033 ↗
61. Kiener · Int J Mater Res · 2009 · 100 · 107410.3139/146.110149 ↗
62. Ng · Acta Mater · 2009 · 57 · 490210.1016/j.actamat.2009.06.053 ↗
63. Deshpande · J Mech Phys Solids · 2005 · 53 · 266110.1016/j.jmps.2005.07.005 ↗
64. Nicola · J Mech Phys Solids · 2006 · 54 2089