Nanoindentation behavior of nanotwinned Cu: Influence of indenter angle on hardness, strain rate sensitivity and activation volume
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Abstract
Abstract The influence of strain on the mechanical properties and deformation kinetic parameters of nanotwinned (nt) copper is investigated by a series of nanoindentation experiments, which were performed by employing sharp indenters with five varying centerline-to-face angles ( ψ ). Comparison experiments were also conducted on (1 1 0) single crystalline Cu. Experimental results indicate that, unlike coarse-grained materials, nt-Cu is prone to plastic flow softening with large material pile-up around the indentation impression at high levels of strains. Localized detwinning becomes more significant with decreasing ψ , concomitant with reduced strain-rate sensitivity ( m ) and enhanced activation volume ( V * ). The m of nt-Cu is found to depend sensitively on ψ with a variation of more than a factor of 3, whereas V * exhibits a much less sensitive trend. This paper discusses the validation of the experimental techniques and the implications of various deformation kinetic parameters on the underlying deformation mechanisms of nt-Cu.
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Research context
OpenAlex topics: Metal and Thin Film Mechanics · Microstructure and mechanical properties · Advanced materials and composites
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References (60)
Show source-provided references
1. Dao · Acta Mater · 2006 · 54 · 542110.1016/j.actamat.2006.06.062 ↗
2. Lu · Science · 2009 · 324 · 34910.1126/science.1159610 ↗
3. Kumar · Acta Mater · 2003 · 51 · 574310.1016/j.actamat.2003.08.032 ↗
4. Lu · Science · 2009 · 323 · 60710.1126/science.1167641 ↗
5. Zhang · Scripta Mater · 2012 · 66 · 86010.1016/j.scriptamat.2012.01.026 ↗
6. Lu · Science · 2004 · 304 · 42210.1126/science.1092905 ↗
7. Lu · Acta Mater · 2005 · 53 · 216910.1016/j.actamat.2005.01.031 ↗
8. Wang · Acta Mater · 2006 · 54 · 271510.1016/j.actamat.2006.02.013 ↗
9. Asaro · Acta Mater · 2005 · 53 · 336910.1016/j.actamat.2005.03.047 ↗
10. Shen · Scripta Mater · 2006 · 55 · 31910.1016/j.scriptamat.2006.04.046 ↗
11. Ye · Appl Phys Lett · 2012 · 100 · 26191210.1063/1.4731242 ↗
12. Hodge · Scripta Mater · 2008 · 59 · 16310.1016/j.scriptamat.2008.02.048 ↗
13. Carreker · Acta Metall · 1953 · 1 · 65610.1016/0001-6160(53)90022-4 ↗
14. Follansbe · Acta Metall · 1988 · 36 · 8110.1016/0001-6160(88)90030-2 ↗
15. Shen · Scripta Mater · 2005 · 52 · 98910.1016/j.scriptamat.2005.01.033 ↗
16. Chen · Scripta Mater · 2006 · 54 · 191310.1016/j.scriptamat.2006.02.022 ↗
17. Trelewicz · Acta Mater · 2007 · 55 · 594810.1016/j.actamat.2007.07.020 ↗
18. Schwaiger · Acta Mater · 2003 · 51 · 515910.1016/S1359-6454(03)00365-3 ↗
19. Maier · J Mater Res · 2011 · 26 · 142110.1557/jmr.2011.156 ↗
20. Choi · Scripta Mater · 2011 · 65 · 30010.1016/j.scriptamat.2011.04.031 ↗
21. Jang · Acta Mater · 2005 · 53 · 175910.1016/j.actamat.2004.12.025 ↗
22. Jang · Acta Mater · 2008 · 56 · 445810.1016/j.actamat.2008.05.005 ↗
23. Shim · Acta Mater · 2008 · 56 · 382410.1016/j.actamat.2008.04.013 ↗
24. Jang · Scripta Mater · 2011 · 64 · 75310.1016/j.scriptamat.2010.12.036 ↗
25. Lucas · Metall Mater Trans A · 1999 · 30A · 60110.1007/s11661-999-0051-7 ↗
26. Oliver · J Mater Res · 1992 · 7 · 156410.1557/JMR.1992.1564 ↗
27. Bezares · Acta Mater · 2012 · 60 · 462310.1016/j.actamat.2012.03.020 ↗
28. Anderoglu · J Appl Phys · 2009 · 106 · 02431310.1063/1.3176483 ↗
29. Vlassak · J Mech Phys Solids · 1994 · 42 · 122310.1016/0022-5096(94)90033-7 ↗
30. Oliver · J Mater Res · 2004 · 19 · 310.1557/jmr.2004.19.1.3 ↗
31. Strader · Philos Mag · 2006 · 86 · 528510.1080/14786430600567747 ↗
32. Bolshakov · J Mater Res · 1998 · 13 · 104910.1557/JMR.1998.0146 ↗
33. Lee · J Phys D: Appl Phys · 2008 · 41 · 07402710.1088/0022-3727/41/7/074027 ↗
34. Yoo · J Mater Res · 2009 · 24 · 140510.1557/jmr.2009.0167 ↗
35. Tabor · 1951
36. Atkins · J Mech Phys Solids · 1970 · 18 · 11510.1016/0022-5096(70)90029-3 ↗
37. Wang · Phys Rev B · 2012 · 85 · 01410110.1103/PhysRevB.85.014101 ↗
38. Johnson · 1985
39. Hertzberg · 1989
40. Sakai · J Mater Res · 2003 · 18 · 208710.1557/JMR.2003.0293 ↗
41. Mirshams · Acta Mater · 2006 · 54 · 112310.1016/j.actamat.2005.10.048 ↗
42. Zhang · Appl Phys Lett · 2005 · 87 · 06192110.1063/1.2008377 ↗
43. You · Acta Mater · 2013 · 61 · 21710.1016/j.actamat.2012.09.052 ↗
44. Maier · J Mater Res · 2013 · 28 · 117710.1557/jmr.2013.39 ↗
45. Wang · Nat Mater · 2013 · 12 · 69710.1038/nmat3646 ↗
46. Hodge · Scripta Mater · 2012 · 66 · 87210.1016/j.scriptamat.2012.01.027 ↗
47. Shute · Acta Mater · 2011 · 59 · 456910.1016/j.actamat.2011.04.002 ↗
48. Yu · Nat Commun · 2013 · 4 · 137710.1038/ncomms2382 ↗
49. Shabib · Acta Mater · 2009 · 57 · 436410.1016/j.actamat.2009.05.028 ↗
50. Mayo · Acta Metall · 1988 · 36 · 218310.1016/0001-6160(88)90319-7 ↗
51. Wang · Scripta Mater · 2010 · 62 · 17510.1016/j.scriptamat.2009.10.021 ↗
52. Choi · J Mater Res · 2012 · 27 · 310.1557/jmr.2011.213 ↗
53. Yoo · Int J Plast · 2012 · 37 · 10810.1016/j.ijplas.2012.04.005 ↗
54. Choi · Int J Plast · 2013 · 41 · 5310.1016/j.ijplas.2012.08.008 ↗
55. Wang · Acta Mater · 2004 · 52 · 169910.1016/j.actamat.2003.12.022 ↗
56. Zhu · Proc Natl Acad Sci USA · 2007 · 104 · 303110.1073/pnas.0611097104 ↗
57. Conrad · Mater Sci Eng A · 2003 · 341 · 21610.1016/S0921-5093(02)00238-1 ↗
58. Ma · Science · 2004 · 305 · 62310.1126/science.1101589 ↗
59. Prasad · Acta Mater · 2011 · 59 · 434310.1016/j.actamat.2011.03.058 ↗
60. Johnson · J Mech Phys Solids · 1970 · 18 · 11510.1016/0022-5096(70)90029-3 ↗