journal article·2015-09Open access

In situ TEM study of twin boundary migration in sub-micron Be fibers

F. Mompiou, M. Legros, C. Ensslen, O. Kraft

Acta Materialia· Volume 96

Abstract

Deformation twinning in hexagonal crystals is often considered as a way to palliate the lack of independent slip systems. This mechanism might be either exacerbated or shut down in small-scale crystals whose mechanical behavior can significantly deviate from bulk materials. Here, we show that sub-micron beryllium fibers initially free of dislocation and tensile tested in-situ in a transmission electron microscope (TEM) deform by a $\{ 10\bar{1}2 \}$ $\langle 10\bar{1}1 \rangle$ twin thickening. The propagation speed of the twin boundary seems to be entirely controlled by the nucleation of twinning dislocations directly from the surface. The shear produced is in agreement with the repeated lateral motion of twinning dislocations. We demonstrate that the activation volume ($V$) associated with the twin boundary propagation can be retrieved from the measure of the twin boundary speed as the stress decreases as in a classical relaxation mechanical test. The value of $V \approx 8.3 \pm 3.3 \times 10-29m^3$ is comparable to the value expected from surface nucleation.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Electromagnetic Effects on Materials · Microstructure and mechanical properties · Graphene research and applications

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

References (71)

Show source-provided references
1. Sharon · Scr. Mater. · 2014 · 75 · 1010.1016/j.scriptamat.2013.10.016 ↗
2. Christian · Prog. Mater. Sci. · 1995 · 39 · 110.1016/0079-6425(94)00007-7 ↗
3. Yoo · Metall. Trans. A · 1981 · 12 · 40910.1007/BF02648537 ↗
4. Gutierrez-Urrutia · Acta Mater. · 2012 · 60 · 579110.1016/j.actamat.2012.07.018 ↗
5. Kalidindi · Adv. Eng. Mater. · 2003 · 5 · 22910.1002/adem.200300320 ↗
6. Lu · Science · 2009 · 323 · 60710.1126/science.1167641 ↗
7. Bouaziz · Curr. Opin. Sol. State Mater. Sci. · 2011 · 15 · 14110.1016/j.cossms.2011.04.002 ↗
8. Zhu · Prog. Mater. Sci. · 2012 · 57 · 110.1016/j.pmatsci.2011.05.001 ↗
9. Liu · Nat. Commun. · 2014 · 5
10. Chassagne · Acta Mater. · 2011 · 59 · 145610.1016/j.actamat.2010.11.007 ↗
11. Morrow · Metall. Mater. Trans. A · 2014 · 45 · 3610.1007/s11661-013-1765-0 ↗
12. D. Caillard, J. Martin, Thermally Activated Mechanisms in Crystal Plasticity, vol. 1, Pergamon, Cambridge, 2003.
13. Lu · Acta Mater. · 2009 · 57 · 516510.1016/j.actamat.2009.07.018 ↗
14. Mompiou · Acta Mater. · 2012 · 60 · 340210.1016/j.actamat.2012.02.049 ↗
15. Kwiecinski · Acta Metall. Mater. · 1991 · 39 · 195310.1016/0956-7151(91)90164-V ↗
16. Poirier · Can. J. Phys. · 1967 · 45 · 122110.1139/p67-090 ↗
17. Regnier · Phys. Stat. Sol. · 1970 · 39 · 7910.1002/pssb.19700390110 ↗
18. Beuers · Acta Metall. · 1987 · 35 · 227710.1016/0001-6160(87)90075-7 ↗
19. Couret · Philos. Mag. A · 1989 · 59 · 78310.1080/01418618908209820 ↗
20. Cottrell · Philos. Mag. · 1951 · 42 · 57310.1080/14786445108561272 ↗
21. Thompson · Philos. Mag. · 1952 · 43 · 42210.1080/14786440408520175 ↗
22. Westlake · Acta Metall. · 1961 · 9 · 32710.1016/0001-6160(61)90226-7 ↗
23. Serra · Acta Metall. · 1988 · 36 · 318310.1016/0001-6160(88)90054-5 ↗
24. Serra · Acta Mat. · 1999 · 47 · 142510.1016/S1359-6454(99)00016-6 ↗
25. Wang · Acta Mater. · 2009 · 57 · 552110.1016/j.actamat.2009.07.047 ↗
26. Hirth · Acta Mater. · 1996 · 44 · 474910.1016/S1359-6454(96)00132-2 ↗
27. Price · Proc. R. Soc. A · 1960 · 260 · 251
28. Roos · Appl. Phys. Lett. · 2014 · 10510.1063/1.4902313 ↗
29. Yu · Nano Letters · 2012 · 12 · 88710.1021/nl203937t ↗
30. Narayan · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 92
31. Shu · Mater. Lett. · 2013 · 106 · 22510.1016/j.matlet.2013.04.090 ↗
32. Sennour · Philos. Mag. · 2007 · 87 · 146510.1080/14786430601021611 ↗
33. Chen · Science · 2003 · 300 · 127510.1126/science.1083727 ↗
34. Van Swygenhoven · Acta Mater. · 2006 · 54 · 197510.1016/j.actamat.2005.12.026 ↗
35. Godet · Phys. Rev. B · 2004 · 70 · 05410910.1103/PhysRevB.70.054109 ↗
36. Guenole · Phys. Rev. B · 2013 · 87 · 04520110.1103/PhysRevB.87.045201 ↗
37. Yu · Nature · 2010 · 463 · 33510.1038/nature08692 ↗
38. Li · Acta Mater. · 2009 · 57 · 173410.1016/j.actamat.2008.12.016 ↗
39. Serra · Philos. Mag. A · 1996 · 73 · 33310.1080/01418619608244386 ↗
40. Capolungo · Scr. Mater. · 2009 · 60 · 3210.1016/j.scriptamat.2008.08.044 ↗
41. Khater · Acta Mater. · 2012 · 60 · 200710.1016/j.actamat.2012.01.001 ↗
42. Rajabzadeh · Philos. Mag. · 2013 · 93 · 129910.1080/14786435.2012.760760 ↗
43. Rajabzadeh · Phys. Rev. Lett. · 2013 · 110 · 26550710.1103/PhysRevLett.110.265507 ↗
44. Molodov · Mater. Sci. Forum · 2007 · 558–559 · 92710.4028/www.scientific.net/MSF.558-559.927 ↗
45. Gorkaya · Acta Mater. · 2009 · 57 · 539610.1016/j.actamat.2009.07.036 ↗
46. Rupert · Science · 2009 · 326 · 168610.1126/science.1178226 ↗
47. Mompiou · Acta Mater. · 2009 · 57 · 219810.1016/j.actamat.2009.01.014 ↗
48. Mompiou · J. Mater. Sci. · 2011 · 46 · 430810.1007/s10853-011-5369-z ↗
49. Mompiou · Acta Mater. · 2012 · 60 · 97710.1016/j.actamat.2011.11.005 ↗
50. C. Eberl, D. Gianola, R. Thompson, Digital image correlation and tracking, MATLAB file exchange, , 2006
51. Gianola · Rev. Sci. Instrum. · 2011 · 8210.1063/1.3595423 ↗
52. Richter · Nano Lett. · 2009 · 9 · 304810.1021/nl9015107 ↗
53. Johanns · J. Mater. Res. · 2012 · 27 · 50810.1557/jmr.2011.298 ↗
54. Cahn · Acta Mater. · 2004 · 52 · 488710.1016/j.actamat.2004.02.048 ↗
55. Braisaz · Philos. Mag. A · 1997 · 75 · 107510.1080/01418619708214012 ↗
56. Frank · Acta Cryst. · 1965 · 18 · 86210.1107/S0365110X65002116 ↗
57. Pond · Scr. Mater. · 1987 · 21 · 197
58. Bonnet · Acta Cryst. A · 1981 · 37 · 18410.1107/S0567739481000466 ↗
59. Sedlmayr · Acta Mater. · 2012 · 60 · 398510.1016/j.actamat.2012.03.018 ↗
60. Dotsenko · Phys. Status Solidi (B) · 1979 · 93 · 1110.1002/pssb.2220930102 ↗
61. Gianola · Scr. Mater. · 2006 · 55 · 64910.1016/j.scriptamat.2006.06.002 ↗
62. Hirel · Phys. Rev. B · 2008 · 78 · 06410910.1103/PhysRevB.78.064109 ↗
63. Hara · J. Appl. Phys. · 2009 · 10610.1063/1.3254178 ↗
64. Brochard · Acta Mater. · 2010 · 58 · 418210.1016/j.actamat.2010.04.009 ↗
65. Izumi · J. Appl. Phys. · 2008 · 10410.1063/1.2963487 ↗
66. Zhu · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 100 · 02550210.1103/PhysRevLett.100.025502 ↗
67. 2000
68. Serra · Acta Metall. Mater. · 1991 · 39 · 146910.1016/0956-7151(91)90232-P ↗
69. Choi · Mater. Lett. · 1995 · 24 · 16110.1016/0167-577X(95)00055-0 ↗
70. Hirth · 1982
71. Coujou · Acta Metall. Mater. · 1990 · 38 · 82510.1016/0956-7151(90)90036-G ↗