Summary
Этот документ содержит краткий обзор предпринимаемых усилий в армии научно-исследовательской лаборатории по переработке сыпучих нанокристаллических металлов с акцентом на методологиях, используемых для производства металлических порошков роман.
Abstract
Учитывая их потенциал для усовершенствования существенные свойства по отношению к их большой мелкозернистый коллегами, много работы было посвящено продолжение разработки нанокристаллических металлов. Несмотря на эти усилия неспособность производить частей больших масштабах, которые сохраняют желаемой нанокристаллических микроструктур был заблокирован переход этих материалов из скамейке, лаборатории для реальных приложений. После разработки метода доказана для стабилизации структуры зерна наноразмерных температур приближается что плавления для данного металле лабораторных исследований США армии (АВМ) продвигается на следующий этап в развитии этих материалы - а именно производство больших масштабах частей подходит для тестирования и оценки в диапазоне соответствующих тестовых сред. Этот доклад содержит широкий обзор предпринимаемых в обработке, характеристика и консолидации этих материалов на СВМ. В частности внимание уделяется методологии, используемой для производства нанокристаллических металлических порошков, в малых и крупных сумм, которые находятся в центре усилий текущих исследований.
Introduction
Было показано, что нанокристаллических металлов, подготовленный высокой энергии механического легирования экспонат превосходной механической прочностью по сравнению с их коллегами крупнозернистой. Однако как продиктовано термодинамических принципов, нанокристаллических микроструктур, подлежащих зерно огрубление при повышенных температурах. Таким образом обработки и применения этих материалов в настоящее время ограничивается возможность создания стабилизированный микроструктур в балк-форме. Учитывая потенциал этих материалов, два основных метода предпринимаются в целях разработки таких систем. Во-первых, на основе кинетического подхода, использует ряд механизмов для закрепления усилие на границах зерна (СГБ) для того, чтобы предотвратить рост зерна. Типичные механизмы используются для ПИН, которые GBs вторичных фаз (стабилитрона закрепление)1,2,3 и/или растворимое перетащите эффекты4,5. Второй метод, основанный на подходе, термодинамика, подавляет рост зерна путем уменьшения ГБ свободной энергии через примеси атомов, секционирование GBs6,,78,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16.
Как первый шаг к разработке сплавов с nanograined микроструктуры, был создан фундаментальное понимание в термодинамические и кинетические принципы, которые регулируют рост зерна и микроструктурных стабильность при повышенных температурах. Вычислительная наука материалов использовался также для развития сплава. Используя эти идеи, много мелких порошков различных сплавов были произведены с использованием высокой энергии, фрезерные и оцениваются для широкого круга физических и механических свойств. Для более перспективных систем расширенный характеризация методы были разработаны для того, чтобы полностью связать микроструктуры порошок наблюдаемые свойства и производительности.
Одновременно была приобретена инфраструктуры и оборудования, необходимых для производства сыпучих компонентов из нанокристаллического порошков. Как только это оборудование на месте, обработки науки, необходимые для полной консолидации сыпучих материалов из порошков сплава была разработана на основе серии небольших экспериментов. После массовых образцы были доступны, серия экспериментов были выполнены понять механические реакцию этих материалов под широкий спектр условий (таких, как усталость, ползучести, высокое напряжение скорость, и т.д.). Знания, полученные от этих экспериментов был использован для разработки возможного применения пространств, которые позволят коммерциализации основная стабилизированного нанокристаллических сплавов.
Коллективно встреча этих задач привела к разработке в США армии исследований лаборатории (СВМ) нанокристаллических металлов научно-исследовательский центр, состоящий из 4 основных лабораторий. Этот лабораторный комплекс представляет общий объем инвестиций 20 миллионов долларов США и является уникальным в том, что он охватывает аспекты науки фундаментальных, прикладных и производства. Основная цель этих лабораторий является идеи доказательства в концепция перехода на уровне экспериментальных и предварительного производства. Поступая таким образом, предполагается, что лаборатории позволит производства прототипа частей, разработать необходимые ноу-хау и изготовление науки для увеличенных обработки и позволяют для связей внутри также относительно внешних исследовательских институтов или Промышленные партнеры через коммерциализации и переход этой передовые порошковые технологии.
Как указывалось ранее, первый шаг — определить, производить и быстро оценить новые прототипы сплава для обоих возможности синтеза и изготовление прототипа частей. Для этого, были построены несколько мельниц шейкер уникальный, специально разработанный высокой энергии с возможностью обработки порошков в широком диапазоне температур от-196 ° C до 200 ° C. Как и предполагает название, эти заводы производят примерно 10-20 г мелких порошков путем насильственной тряски действие, которое вызывает повторяющиеся воздействия между порошок и мелющие для производства порошков, в которых каждая частица имеет состав пропорционально начиная с элементарного порошок смеси. В то время, как это подходит для быстрого скрининга порошков, мельницы этого типа явно не подходит для производства порошков (вблизи) промышленных масштабах (например., килограмм).
Учитывая необходимость производить порошок в больших количествах и в как непрерывный процесс как можно скорее, поиск был проведен для выявления потенциально жизнеспособных методов и оборудования. Планетарные шаровые мельницы использовать диск поддержки, который вращается в противоположном направлении от вертикально ориентированных флаконы, что привело к сокращению размера частиц благодаря шлифовка и столкновений, вызванных центробежных сил. Лот размеры для большинства планетарные мельницы диапазона до приблизительно 2 кг. В отличие от обычных Миллс attritor мельницы состоит из серии колеса внутри вертикальных барабана. Вращение крыльчатки вызывают движение шлифовальных средств массовой информации, что привело к сокращению размера частиц через столкновений между порошок, шарики и крыльчатки. Большие attritor мельницы способны производить свыше 200 кг в перспективе. Хотя оба эти станы предлагают значительное увеличение размеров много относительно шейкер Миллс, они не способны работать в режиме непрерывной но должны скорее быть загружается и выгружается вручную для каждого запуска.
Из-за этих недостатков внимание смещается к серии высоких энергий, горизонтальные Ротари шаровых мельниц. Способны обрабатывать как 200 кг в пакете, эти мельницы способны также под инертной атмосферы, а также вакуум. Наконец фрезерование палата была разработана с шлюз, который позволяет для быстрого и автоматического удаления порошка после завершения процесса фрезерования. В сочетании с системой впрыска автоматическое порошок, это означает, что мяч мельница может работать довольно непрерывным образом, тем самым, делая его весьма жизнеспособной системы для промышленных установок. Из-за эти комбинации функций ARL имеет недавно приобретенных и установлены две мельницы и теперь участвует в укрупненном масштабе усилия обработки внутренних порошок.
В то время как порошок обработки усилия представляют собой центральный аспект предпринимаемых усилий, характеристика и консолидации наиболее перспективных порошков сплава также являются областями целенаправленных исследований. Действительно, как описано ниже, ARL сделал заметные инвестиции в необходимых аналитических и испытательное оборудование, необходимое для полной оценки ключевых особенностей новых порошков. Кроме того, успешное объединение образцов теперь позволяет для обычных полномасштабных механических испытаний и характеристик (например., напряжение, усталость, ползучесть, шок и баллистических оценки) этих материалов, которые обычно не имеет возможности для этого класса материала. Эта статья сообщает протоколов, используемых в ARL для первоначального синтеза, масштабирования, консолидации и характеристика сыпучих нанокристаллических металлов и сплавов.
Два основных лабораторий для синтеза порошок можно увидеть на рисунке 1. Рисунок 1A показывает мелким порошком, обработки лаборатории, что позволяет быстрое развитие концепций и дизайн сплава. Эта лаборатория содержит несколько специально высокой энергии мельницы с возможностью процесса порошков в диапазоне температур (комнатной температуры до 400 ° C) и 10 до-196 ° C. Лаборатория также содержит пользовательские горизонтальных трубчатая печь предназначена для быстрой оценки теплового и микроструктурных стабильности (например., зерно роста исследования) новых металлических сплавов. Наконец лаборатории также дома несколько уникальных мелких механических испытаний установок, включая напряженность, сдвига удар и впечатление ползучести тестирования устройств, а также состояние искусства инструментированный нано индентора. После того, как тщательно протестированы и показали обещание, выбранных сплавов перемещаются в лаборатории обработки больших масштабах (рис. 1B), где инженерия и производство протоколы разработаны чтобы позволить больших масштабах (например., килограмм) производство конкретные порошок. В общей сложности лабораториях представляют собой общий объем инвестиций порядка 2 миллионов долларов США и охватывает переход Роман металлических порошков из лаборатории скамейке на уровни экспериментального производства, тем самым позволяя производства прототипа деталей.
Высокой энергии мяч фрезерование/Механическое легирование представляет собой универсальный процесс для производства нанокристаллических металлов и сплавов в порошковой форме17. Начиная с грубой зернистой порошков (обычно Среднее зерно размер ~ 5-10 мкм), это возможность получения нанокристаллического порошки с Среднее зерно размер < 100 Нм после фрезерования. Обычно этот Фрезерование выполняется в мельницы вибрационные/шейкер. Фрезерование флакон заполнен с нужное количество порошка, а также фрезерные шарики, как правило из нержавеющей стали. Эта мельница качает флаконов в движении, что предполагает взад и вперед колебания с короткие боковые движения со скоростью около 1080 циклов мин-1. С каждым сложные движения шаров сталкиваются друг с другом, удар против внутри флакона и крышку и одновременно уменьшить порошок для точного размера. Кинетическая энергия передается в порошок равна половине массы Таймс сквер средней скорости (19 m s-1) подшипников. Мельница мощность, например. энергии доставлены в единицу времени, увеличивается с частотой мельница (15-26 Гц). Принимая типичный количество шаров и низкие частоты в течение данного 20 h, общее количество последствий превышает 1,5 млрд. В ходе этих воздействий порошок подвергается повторного ГРП и холодной сваркой до того момента, когда составляющие смешиваются на атомном уровне. Микроскопически это смешивание и уточнение микроструктуры облегчается локализованные деформации в виде полос сдвига, а также высокой плотности дислокаций и точечных дефектов, который расщепляет микроструктуры. В конце концов как тепло столкновения поднимает местной температуры, рекомбинации и уничтожение этих дефектов происходит в установившемся с их поколения. Дефекта структуры в конечном итоге, хотя реорганизация, результат в формировании равноосных зерен меньше и меньше высокий угол. Таким образом мяч фрезерование – это процесс, который индуцирует пластической деформации подтверждается наличием высокой плотностью дефектов. Этот процесс позволяет для расширения температуропроводности вещества элементов и изысканности и дисперсии средних этапов и общий наноструктурирования микроструктуры.
Cryomilling высокой энергии представляет собой процесс фрезерования похож на высокой энергии мяч фрезерования за исключением того, что флакон фрезерования поддерживается при криогенных температурах во время процесса фрезерования. Чтобы добиться равномерной температуры во флаконе, мельница был изменен следующим образом. Фрезерование флакона сначала помещается внутри тефлоновым рукавом, который затем опечатаны с крышкой тефлоновые. Рукав подключен к Дьюар, содержащий соответствующие криогенное (жидкий азот (2л) или жидкий аргон (LAr)) из нержавеющей стали и пластиковые трубы. Криогенное протекает через рукав на протяжении всего процесса фрезерования охладить фрезерования флакона и поддерживать фрезерования флакон при температуре кипения криогенное, например-196 ° C для LN2 и-186 ° C для LAr. Низких температурах криогенной обработки приводит к увеличению фрагментации более пластичные металлы, которые в противном случае не может быть фрезерованные при комнатной температуре. Кроме того криогенные температуры уменьшить Термически активированные диффузионных процессов, таких как рост зерна и фазовое разделение тем самым позволяя увеличить уточнение микроструктуры и растворимость нерастворимых Элементаль видов.
Горизонтальные Ротари шаровой мельнице высокой энергии является высокой энергии, фрезерные системы, которая состоит из горизонтального фрезерования нержавеющей стали банку с высокоскоростной ротор с несколькими лопастями, зафиксировано на приводной вал. Порошок, чтобы быть фрезерованные передается внутри сосуда вместе с фрезерования шарики. Движение шариков и порошка достигается путем вращения вала внутри сосуда. Вал вращается с высокой скоростью и фрезерования стальных шаров сталкиваются, ускорить и передавать их кинетическую энергию порошки. Диапазон оборотов составляет 100-1000 и средняя скорость шариков-14 m s-1. В частности мельницы способны работать в диапазоне фрезерного температуры (-30 ° C до 200 ° C высоким) и может выполняться под вакуумом (mTorr) или в давления режим (1500 торр) (с использованием различных видов покрытия газа). Помимо базового блока, мельница оборудован перевозчик газового разряда а также подключение сборок, которые позволяет погрузки и выгрузки порошка под прикрытием инертного газа. Этот аппарат можно увидеть на рисунке 2A наряду с типичной стали 8 L, фрезерные банку (рис. 2B). Помимо больших мельницы ARL приобрел меньше мельница, которая была преобразована для запуска под жидким азотом (рис. 2 c). Эта мельница может производить между 100-400 g обработанных порошка на погонный цикла.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. мелкие синтез нанокристаллического порошков атмосферных условиях
- В атмосферу контролируемых аргон бардачок, место 10 g основной элемент (например., Fe в FeNiZr сплава) и 100 g из нержавеющей стали/инструментальной стали, помольных шаров в банку желаемого фрезерования.
Примечание: Загрузка порошка в фрезерные опарника внутри перчаточного ящика требуется обеспечить минимальное поглощение кислорода и/или влаги содержание 18,19. - После загрузки, печать банку и снять перчаточный ящик. После удаления убедитесь, что банку полностью опечатаны и загрузить в соответствующие фрезерный станок.
- После выполнения 1 h, фрезерные цикла, удалите флакона и передачи обратно в бардачке argon заполненным.
Примечание: Этот короткий запустить служит для покрытия всех поверхностей с основным элементом, таким образом помогая уменьшить передачу загрязняющих веществ от фрезерные jar и СМИ в сплав производится. - Синтезировать порошков сплава, добавьте в общей сложности 10 g элементарной порошков в желаемого соотношения просто покрытием фрезерные jar внутри вещевого ящика. Добавьте необходимое количество просто покрытием, помольных шаров к банку, таким образом, что есть 10:1 соотношение массы шарики для массы порошка. Крышку следует размещены и затянуты на фрезерных банку до удаления от перчаточного ящика. После удаления дальнейшее ужесточение крышки должны выполняться с помощью гаечного ключа и тиски.
- Поместите ампулу в шейкер мельница высокой энергии и инициировать фрезерные операции (обычно по заказу 20 h). После завершения фрезерования, удалите флакона и передача его в перчаточном ящике. Осторожно снимите крышку и передать нужный образец флакон для хранения молотый порошок.
Примечание: Мельница шейкер типичной высокой энергии, используемых в Механическое легирование показано на рисунке 3A. Схемы показаны как высокой энергии, фрезерные результаты в нанокристаллических материалов показано на рисунке 3B, с изображением средний окончательный размер частиц между 10 и 500 мкм, показано на рисунке 3 c.
2. мелкие синтез нанокристаллического порошков в криогенных условиях
- Выполните покрытием для фрезерования jar и шарики, как описано в шагах 1.1-1.3.
- В контролируемой атмосфере бардачок заполните с покрытием фрезерные банку с желаемое количество элементарного порошков и фрезерные СМИ. После ужесточения jar, удалите из вещевого ящика.
- Место фрезерования jar внутри тефлоновым рукавом и крышкой, которая затем помещается в зажим стане шейкер высокой энергии.
- Откройте Дьюар, содержащие Криоген и позволить ей поток для около 30 минут, чтобы убедиться, что банку фрезерования достиг нужной температуры (-196 ° C для жидкого азота и-186 ° C для жидкого аргона).
- После достижения равновесия, инициировать операции фрезерования до достижения требуемой продолжительности. По завершении закройте Дьюар, тщательно удалить фрезерования jar из рукава и поместите его перед сушкой довести его до комнатной температуры.
- После фрезерования jar достигнет комнатной температуры, передать его обратно внутри контролируемой атмосферой перчаточный ящик. Тщательно открыть банку фрезерования и передачи порошки флакон требуемое хранилище.
Примечание: Изображение мельницы шейкер высокой энергии, адаптированы для использования при криогенных температурах показан на рисунке 4A. Показано на рисунке 4В является фрезерный флакон, сразу же после того, как он был удален из операции cryomilling. Рисунок 4 c обеспечивает представление числа помольных шаров, обычно используется в операции обработки.
3. крупномасштабные синтез нанокристаллического порошков
- Загрузить необходимые Элементаль легирующих порошков в стеклянной банке внутри аргон перчаточного ящика, печать и удалить.
- После присоединения судна для высоких энергий горизонтальных Ротари шаровой мельнице, загрузите примерно 1 кг 440С нержавеющей стали шарикоподшипники в сосуд 8 L из нержавеющей стали, содержащихся в куртку охлаждения.
Примечание: Изображения различных частей высоких энергий горизонтальных Ротари шаровой мельницы показаны на рисунке 5. - Подключите к судна Аргон газ линии и линии охлаждающей жидкости. Обратно заполнить и очистка сосуд с аргоном для удаления воздуха.
- Используя двойной клапан, передача легирующих Элементаль порошки в сосуд фрезерования и затем закройте клапан для печать камеры.
- Подключение системы экстракции порошка для фрезерования судна и затем обратно заполнить и очистки вытяжной системы с аргоном для удаления воздуха.
- Начало течет этиленгликоля при-25 ° C через к наружному кожуху судна.
- Начните процесс фрезерования до 1 кг элементарного порошков для нужное количество времени (обычно 12-30 h), используя вращательная энергия 400-800 об/мин. После завершения фрезерования, передать Банку в атмосфере аргона порошки. Магазин банку в Аргон заполнены перчаточный ящик.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Примерно 10 г порошка производится за каждый запуск в стане шейкер высокой энергии. После успешного синтез Роман нанокристаллических металлов и сплавов в шейкер мельница высокой энергии масштабов проводится в высоких энергий горизонтальных Ротари шаровой мельнице.
Как правило наноструктурных порошков создаются с использованием высокой энергии, фрезерные процессов, в котором уточняется размер зерна небольшое количество порошка, примерно в 10 g в пакете. Это удовлетворительным в небольших масштабах доказательство концепции. Однако существует потребность в больших фрезерные аппараты, которые могут сделать то же самое, но производство больших количествах. Значительное количество порошков позволяют для производства массовых частей, которые, в свою очередь, могут быть проверены в подходит для армии конкретных приложений масштабе соответствующего размера.
В масштабах небольшой 5-10 г энергии, передал грубого порошка может быть достигнуто с относительной легкостью в небольших исследований лабораторная мельница шейкер. Переводческая энергии, привиты, шарики вызывает распределение частиц, повлекшие сверхтонкого зернистых порошок массы. Масштабирование этой методологии от размера грамм на килограмм (1000 g) пакетов влечет за собой мерных масштабирование фрезерования банки и связанных аппарат, который является сложным, потому что, в то же время, установленные энергия должна быть также расширены. В этом контексте, высокой энергии горизонтальных Ротари шаровой мельнице можно создать sub уникальных Нано-структурные особенности (например., короткий и длинный диапазон упорядоченных структур, точечных дефектов, атомные кластеры, укладки разломов, преципитаты, дисперсии, функциями аморфная), распространять эти материалы с резкое улучшение свойств в приемлемые сроки с минимальным загрязнением20,21.
В системе два элемента, компонент, Рисунок 6, результаты процесса фрезерования в серии повторных воздействий, которые вызывают частиц порошка «холодный» Уэлд вместе через пластической деформации, перелом и затем reweld во время фрезерования. As a Result, возможны различные окончательной микроструктуры: 1) нанокристаллических матрица с зерна граница сегрегированных атомы вторичной фазы, 2) пересыщенного твердого раствора обоих компонентов, 3) нанокристаллических матрица с зерна граница отдельно атомы вторичной фазы, сосуществующих с пересыщенного твердого раствора 2, 4) наноструктурированных композиционных двух отдельных этапов, 5) супер насыщенных твердого раствора с большой дисперсии на втором этапе и 6) комбинация включая все выше. В общем, хотя, микроструктура это нанокристаллических с Средний порошок частиц размером от 10 до 500 мкм (рис. 3 c). Важно отметить, что размер окончательного частиц в значительной мере зависит от фрезерования температуры, времени, энергии и физические характеристики и свойства отдельных составляющих. Средняя зернистость, производится обычно обратно весы с температурой плавления сплава, но зависят от условий фрезерования и степень легирования производства. Типичная средняя зернистость производится методом фрезерования высокой энергии составляет менее 50 Нм. Однако, размер минимального зерна достигли может быть ниже 5 Нм или даже в некоторых случаях могут быть достигнуты аморфного предел. В результате размер небольшой зерна существует значительный объем часть границ зерна и тройной развязок. Таким образом физические реакции для деформации и температуры изменили нанокристаллических металлов и сплавов. То есть металлы имеют проблемы, относящиеся к термической стабильностью, которая ограничивает методы обработки, а также приложения для умеренного и иногда низких температурах. Эти препятствия могут быть преодолены путем манипуляции интерфейса между зернами нанокристаллических путем давать допинг с растворенных веществ. Как упоминалось выше, примеси может принимать форму сегрегированных экстракцию или дискретных частиц или сочетанием их и может остановить зерно роста даже при очень высоких температурах, тем самым позволяя полной консолидации через высокой температуры, ковка без потери преимущества механических свойств.
Первым шагом в характеристике механически легированных порошков наблюдает морфология рассыпчатую пудру, с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Этот шаг выполняется для определения, если отдельные частицы порошка сочинять показывают явное изменение в морфологии, например, от плиты как морфология в короткие фрезерные раз более сферической формы после расширенной фрезерные раз. Далее, небольшое количество порошка как молотые нажата в 3 ГПД в 3 мм зеленый компактов, которые впоследствии монтируются в эпоксидных и полируется. Полировки шаги использованы являются образцом зависимых. Однако окончательной полировки шаг 1 мкм или менее требуется для достижения необходимой поверхности для SEM наблюдения. Путем полировать компактов в окончательную доводку одного микрона, обратно рассеянном электрона изображения могут быть приняты, которые показывают распределение вещества элементов как функция мукомольного времени. Изображений с помощью обратно рассеянном электрона является предпочтительным методом, поскольку контраст основана на Атомный номер. В результате районы с более высокой суммы тяжелее элемента сплава показывают ярче. Эти изображения, а также данных рентгеновской дифракции может обеспечить понимание как когда экстракцию полностью вступает в твердый раствор, а также максимальное количество массопереноса, которые могут быть введены в твердый раствор.
В целом отдельные зерна являются слишком хорошо для разрешения, используя просто SEM. Следовательно для решения отдельных зерен в механически легированных порошковой требуется передача электронной микроскопии (ТЕА). Подготовка образца ТЕА зависит ли легированный порошок был сведен в плотной, групповой пробы или нет. Если порошок не сводный групповой пробы, двулучевая сосредоточены ионного пучка (FIB) / сканирующего электронного микроскопа (SEM) используется для подъема out и тонкие ламели образца для электрона прозрачности22. Ламели могут быть приняты из единого, свободные частицы или из полированного образца SEM (компактный 3 мм) где подвергаются поперечное сечение отдельных частиц. Для сыпучих образцов пробита диск диаметром 3 мм с помощью диска удар. 3 мм диск затем измельчается до примерно 100 мкм. Далее ямочка точильщика используется для создания ямочка в центре диска. В идеале толщина в нижней части ямочка составляет менее 10 мкм. После достижения желаемого лунки глубиной, образец является Ион, молотые до электрона прозрачным.
Проводится анализ ТЕА на 200 кэВ, с помощью микроскопа с сканирования передачи электронного микроскопа (ТЕА (S)). Авторы использовали стандартные ТЕА и основанного на стволовых Тепловизионная техника, зависящ на микроструктурных функции изучаются. С учетом сказанного авторы нашли светлые области стволовых и стволовых-высокий угол кольцевой темного поля (HAADF) как два чрезвычайно мощные методы. СТЕБЕЛЬ ярко поле были использованы с огромным успехом на изображений/урегулирование зерна на больших площадях образца одновременно подчеркивая наличие частиц/кластеров и близнецов. Контраст, созданный в образе стволовых-HAADF основан на z контраст, т.е. Атомный номер элементов, присутствующих в образце, который представляет собой мощный способ лучше понять относительную химии различной микроструктурных функции. Рисунок 7а это образ яркой области стволовых Cu-10Ta (at.%) образца равноканальное угловое экструдированный (ECAE) при 900 ° C, что позволяет для зерна, чтобы явно разрешить площадью примерно 1,5 мкм2 . В рамках этого образа примерно пятидесяти зерна могут быть измерены для их размера зерна. Таким образом принимая несколько изображений эквивалентное увеличение позволяет для статистики размер зерна будут определены и гистограммы генерируется. Рисунок 7B стволовых-HAADF изображение взято из той же области выборки и отличает высокая плотность номера Ta частиц настоящего, а также широкий спектр их размеров. Этот образ может использоваться аналогичным образом как светлые области изображения, но на этот раз для измерения размера частиц Ta, позволяя для гистограммы, подчеркнув распределение частиц по размерам для создаваемого. Цифры 7 c и 7 d цифры являются светлые области стволовых и HAADF снимки Cu-10Ta (at.%) образца ECAE обрабатываются при 700 ° C, показаны более крупные частицы Ta (~ 40 Нм диаметр) в окружении многочисленных других Ta частиц диаметром от примерно 5 20 Нм. Более крупные частицы Ta также имеет уникальную микроструктурных особенность настоящего с частичной оболочки вокруг нижней части.
Затем атом зонд томография (APT) анализ выполняется для более глубокого понимания ключевых особенностей порошка (рис. 8A). Рисунок 8B показывает два просмотра портов, используемых для маневрирования образцы из промежуточной Карусель в палату анализа. Рисунок 8 c показывает оба нагрузки блокировки буфера зале и с задвижки, разделяющей две камеры в системе зонд атома. Блокировка нагрузки, где новые образцы загружаются и старые образцы удаляются. В камеру буфера дома образцы, которые ожидают рассмотрения в палате анализа.
Прежде чем атом зонд проб/советы могут быть помещены в камеру, советы являются поднял выход на сборных Si пост тогда кольцевидно фрезерованный с помощью двойной луч SEM/FIB. Ион столбец обычно эксплуатируется на ток пучка 30 кэВ в течение всей процедуры и только упала до 5 кэВ на заключительном этапе очистки для сведения к минимуму Ga ионной имплантации в последний Совет перед выполнением анализа. Используется ток пучка колеблется широко зависящ на легкость, с которой материал мельницы. Авторы использовали напряжения и лазерный режим для запуска различных систем на основе нанокристаллического материалов. Напряжение режим используется, когда образец высокой проводимостью и низкая склонность к ГРП во время запуска, в то время как лазерный режим используется для непроводящих материалов и/или этих образцов с высокой склонности к перелом в режиме напряжения. Зонд данные собранные атом затем анализируются с помощью соответствующего программного обеспечения пакета. Атом зонд был нанят для количественного определения высокой плотности номера Ta частиц, присутствующих в Cu-10Ta 23, которые являются ключевыми для выдающиеся свойства этого материала на повышенных температурах 24. Кроме того в текущих исследований, этот инструмент определил наличие WO2 частиц в гальванических NiW сплава (рис. 9а). Рисунок 9B показывает наличие Na частиц в пределах кончик зонда атома. Рисунок 9C показывает WO2 и Na частиц в то же время. Рисунок 9D представляет собой массовые спектр для ионов с массой для зарядки коэффициент состояния от 0 до 19 Дальтон (Da). Идентификации и количественного определения сегрегации WO2 и Na частиц на этот уровень не возможен через любой другой метод анализа. Таким образом характеристика с помощью SEM, ТЕА и APT крайне важны для полного понимания микроструктуры и механизмов на игре в нанокристаллических механически легированных порошков.
После термической стабильности и прочности наноразмерных порошков были полностью оценены, стало очевидно, что обычные порошок, обработки метода как одноосные прессования и спекания, в то время, как это возможно, не был предпочтительный метод. Метод, который предложил, что сочетание температуры и прикладной касательное напряжение было необходимо для обеспечения полного уплотнения порошка сжимает. В результате был изучен вопрос об использовании равноканальное угловое прессование (ECAE) как метод обработки. В этом методе заготовки - в форме либо бар или тарелку - подвергается состоянии чистого сдвига как это экструдированный через L-образный канал25,,2627. Как заготовки не испытывают значительные изменения в размеры во время процесса экструзии, он пока не передал желаемого количества сдвига (и расширение микроструктурных изысканностью) могут быть подвергнуты несколько проходов. Наконец можно вращать заготовку между каждым проходом с целью создать желаемую степень текстуры в заключительной части. В результате это можно достичь окончательного extrudate с значительно изысканный микроструктуры и требуемой текстуры. Схема и частично экструдированные заготовки, которая показывает драматические изменения в размер зерна и ориентации в части экструдированные относительно-обработано части приводятся в Рисунок 10А и Рисунок 10B, соответственно.
Научно-исследовательская лаборатория армии США активно используется ECAE обработки в многочисленных усилиях в течение последнего десятилетия. Пресс способен обработки заготовок со скоростью как высокая 2,5 см s-1 под максимальной нагрузкой прикладной 345 т, с максимальной умирают температуре 350 ° C (рис. 11А). Образцы, требующих более высокой температуры обработки разогретой в коробке печи расположен рядом к раме. После завершения режима желаемого предварительного нагрева, образец быстро переходит к умирать и немедленно начал экструзии. Первоначальный ECAE пресс возможности сосредоточены на прямоугольные заготовки по приказу 1,91 см квадратных × 22,8 см длиной (рис. 11B). Продолжение модернизации возможностей привело к способность обрабатывать 15 × 15 × 1.27 см3 , а также 30 × 30 × 2.5 см3 пластины.
Более импорта для этого обсуждения, однако, является тот факт, что ECAE обычно используется для консолидации широкий спектр порошков, не легко подкреплен другими означает 28,29,30. В подходе, принятом в АРЛЬ, желаемое количество как молотый порошок вводится в полость, обработанные в род никеля (например., «никель может»). Как порошок вводится в полость, она регулярно постучал для того, чтобы свести к минимуму любые индуцированной заполнения пористости. После того, как добавляется необходимое количество порошка, открытие подключен и затем сварные закрыть. Важно отметить, что процесс «порошок консервной» проводится внутри аргон заполнены перчаточный ящик с целью минимизации введение кислорода. До настоящего времени, этот процесс был использован для подготовки «банки» обоих Cu-Ta и оксид дисперсии укрепить порошков сплава FeNiZr (СОД), с точной протоколы, описанные ниже.
Начиная с 2011 года, серия нанокристаллических (например., Cu-Ta, FeNiZr) сплавов, которые показали замечательные зерна роста сопротивления и термической стабильности были разработаны ARL12,18,19,31 ,32. Как стало очевидно, что обычные пресс и методы обработки агломерационных не подходили, ECAE стал основным средством для укрепления небольшие образцы для тестирования. В качестве первого шага в обработке ECAE никель банок, нагруженные как молотые порошков были достижение равновесного уровня в печи поле очищено с чистого газа Ar на заранее определенной температуры (например 700 ° C). Быстро уравновешенной банок затем были удалены от печи, упал в ECAE оснастка предварительно нагретой до нужной температуры и экструдированного с скоростью экструзии 25,5 мм s-1. Эта процедура повторяется четыре раза после маршрута до н.э. (определяется как вращение на 90° в том же направлении между проходит 33). Четыре последовательных экструзии, проходит привело к общей штамм ~ 450%. Сканирующая электронная микроскопия указал, что образцы были полностью объединены с никаких доказательств пористости или границ до частиц. Кроме того измерения размера зерна указал, что никакого ощутимого зерно роста произошла во время обработки ECAE.
Последние обработки усилия были сосредоточены на растяжение размер частей производятся из порошков сплава нанокристаллических FeNiZr. Первоначальные попытки масштабирования используется горячего изостатического прессования (HIP). В этой попытке как молотые FeNiZr порошок был загружен приблизительно 10 g партиями в алюминиевую открытого состава может расположен внутри инертной атмосфере бардачком. После каждого дополнения порошка, порошок нагрузки можно было сжаты с использованием вручную сработанный гидравлический пресс для примерно 50 кН силы. До герметизации может, он нагревается внутри духовке около 200 ° c для 24 h. Вакуумный насос был прикреплен для того, чтобы вытащить любой влаги внутри может. Можно было затем сварные закрыть (Рисунок 12А) и внутри хип блока (рис. 12B) для обработки. Горячего изостатического прессования выполнил ряд образцов в диапазоне температур от 600-1000 ° C и давлении 207 МПа. Однако, независимо от температуры используется, все образцы отображается максимальная плотность ~ 96%.
Так как бедра не был способен производить полностью плотной образцы, дальнейшие усилия были проведены с использованием обычных экструзионный пресс. Для этого подхода алюминиевых банок, размером приблизительно 7,5 см в диаметре на 11 см в высоту были упакованы с Fe-Ni-Zr порошок в аналогии с небольших примеров, описанных ранее. До фактического экструзии экструзии камеры, Держатель резака и умереть были нагреты в диапазоне температур от 400 до 450 ° C. Заготовку при достижении равновесной температуры 1000 ° c, он был быстро вытащил из печи и загружаются в нагревательную камеру экструдера. После загрузки, заготовки был экструдированный на примерно 1 см s-1 с помощью соотношения 2:1 и 3:1. Для безопасности и практическим соображениям заготовки полностью не были нажаты через экструзионный. После завершения цикла полной экструзии dies были удалены из держателя умирают пока все еще горяче, а затем охладить. Провода электрического разряда, которую обработки (EDM) затем используется для вырезать умирает от экструдированного заготовки. Более высокие температуры 1000 ° C, допускается для успешных экструзии (рис. 12 c). Планируется дальнейшее направляющих, с целью оптимизации обработки параметров и свойств материалов на основе подробного анализа на экструдированных заготовок.
В целях разработки передовых материалов способных встречи, требований к производительности продиктовано уникальных операционных сред, научно-исследовательская лаборатория армии США выделило значительные ресурсы учредить нанокристаллических металлов исследовательский центр . Как кратко подробно говорится в настоящем докладе лаборатории состоит из массива оборудования и знаний посвящена обработке и характеристика новых металлических порошков, а также последующей консолидации и производительности оценки сыпучих нанокристаллических частей. Нынешние усилия в Cu-Ta и FeNiZr сплавы продемонстрировали способность успешно переход от небольших масштабах исследовательские усилия на более крупных программ, которые позволили «полномасштабной» испытания этих материалов в различных условиях (например., напряжение, усталость, ползучесть, шок и баллистических оценки), не ранее достигнуто было легко. Будущие усилия будут сосредоточены на переход этих захватывающих материалов ряда существующих компонентов, а также продолжение разработки новых систем сплава.
Рисунок 1 : Порошок обработки Labs в армии исследовательской лабораторией A) Лаборатория синтеза малого масштаба используется для производства небольших партий (10 g) роман порошков. Важное оборудование содержащихся в лаборатории высоких энергий шейкер мельницы, которые работают в диапазоне температур, а также специализированное испытательное оборудование. B) больших масштабах синтеза лаборатория в которой перспективной сплав порошков производятся поэтапно до 1 кг. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2 : Критические компоненты высокой энергии горизонтальных Ротари шаровой мельницы используются в больших масштабах синтез нанокристаллического порошков. A) перевозчик газового разряда блока, B) представитель 8 L фрезерования банки, C) мелких высокой энергии горизонтальных Ротари шаровой мельнице. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3 : Мелкие порошок синтез атмосферных условиях. A) мельница шейкер изменение высокой энергии, которая может работать от -20 до 24 ° C и до 2200 циклов в минуту. B) схема высокой энергии, фрезерные процесса в виде нано структуры/нанокристаллических порошков. C) результирующей порошок (средняя частиц размер 40 мкм т.е. ~-325 сетки) с внутренней зерна размером 10 Нм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4 : Мелкие криогенных фрезерование нанокристаллических порошков. A) изменение мельница шейкер высокой энергии, которая может работать при криогенных температурах. B) флакон сразу после удаления от cryomilling. Флакон C) стандарт показаны количество подшипников обычно используется. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5 : Аппаратные системы, связанные с больших масштабах высокой энергии горизонтальных Ротари шаровая мельница. A) изображения больших мельницы. B) высокоскоростной ротор с несколькими лопастями. C) внутренней поверхности фрезерования банку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 6 : Схема филируя процесса два элемента системы. Неоднократные столкновения между СМИ и порошок результаты фрезерные в диапазоне результате микроструктур. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 7 : Представитель микроструктурных особенности полученной электронной микроскопии высокого разрешения. A) СТЕБЕЛЬ ярко поле и B) ствола-HAADF снимки, сделанные из того же района, Cu-10Ta (at.%) образца ECAE обрабатываются при 900 ° C; C) СТЕБЕЛЬ ярко поле и D) ствола-HAADF снимки, сделанные из того же района, Cu-10Ta (at.%) образца ECAE обрабатываются при 700 ° C. Методы на основе стволовых были жизненно важное значение для выяснения микроструктурных функций, управляющих в CuTa сплавов, а также другие материалы, порошок на основе нанокристаллического выдающиеся механические свойства. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 8 : Atom зонд томография является ценным инструментом в анализе различных порошков, производится в ARL. A) полное атом зонд томография системы. B) увеличенного изображения показаны два просмотра порта на камеру буфера. C) A закрыть замок и буфера камеры нагрузки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 9 : Представитель Элементаль карты, полученные в ходе атом зонд томография. A) 3D атом карта отображение только W (красные сферы) и WO2 (синие сферы) атомов; B) карта 3D атома, отображение только W (красные сферы) и атомов Na (зеленые сферы); C) 3D атом карта отображение только W (красные сферы), WO2 (синие сферы) и атомов Na (зеленые сферы); D) массовые спектр показаны коэффициент к масса заряд от 0 до 19 Да, который меньше атомный номер элементы, которые являются наиболее трудными для выявления и количественной оценки с использованием других методов анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 10 : Равноканальное угловое прессование успешно используется для производства полностью плотной цилиндров из легированных порошков. A) схема процесса ECAE, показаны как уточнение зерна происходит как материал проходит через колено 90 ° в прессформе. B) оптических Микрофотография ECAE частично обработанных образцов показаны изменения в структуре зерна. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 11 : Равные канал угловое прессование пресс в настоящее время в армии исследовательской лабораторией A) в своей текущей конфигурации пресс ECAE способен обрабатывать 19 × 19 × 228 мм3 квадратных заготовок. Пресса также имеет возможность обработать 152 × 152 × 12.7 и 304 × 304 × 25.4 mm3 пластины. B) закрыть в фотографию, как заготовки вводится в верхней части кристалла. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 12 : Горячее изостатическое прессование и экструзии являются два метода, обычно используется для консолидации массовых проб от начиная порошков. ) Герметичный бедра может готовы для вставки в блок B) бедра. C) частично экструдированного FeNiZr заготовки. Пример слева экструзии соотношение 1:3 во время заготовки в центре и справа экструзии соотношение 1:2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
По сравнению с другими методов синтеза, механического легирования является чрезвычайно универсальным методом для производства металла и легированных порошков с размером зерна << 100 Нм. Действительно механического легирования является одним из немногих способов в которых большие объемы наноструктурные материалы могут быть произведены в экономически эффективным и легко масштабируемым способом. Кроме того было показано высокоэнергетической шаровой фрезерования значительно увеличить предел твердых растворимость во многих металлических системах, в которых равновесия комнатной температуры растворимость в противном случае не существует. Это позволяет для новых типов сплавов производства, которые не возможно с другими равновесия, методы обработки.
Хотя не обязательно требуется, надлежащей подготовки СМИ фрезерные (например., покрытие трасс) рекомендуется для того, чтобы свести к минимуму количество загрязняющих веществ в окончательном порошок. Аналогичным образом обработки порошка, либо до, либо после фрезерования, должны выполняться в контролируемой атмосфере перчаточный ящик с целью минимизации загрязнения кислорода и/или влаги. Наконец осторожностью и вниманием следует использовать при открытии флакона фрезерования после процесса запуска, как флакон потенциально может стать под давлением во время помола порошков при определенных условиях эксплуатации.
Изменения в комнатной температуре фрезерования порошков часто требуется для того, чтобы достичь желаемых результатов. К примеру cryomilling используется для уменьшения пластичностью для выбранного порошков для того, чтобы обеспечить, что частицы нарушаются во время фрезерования. Кроме того агент управления процессом как стеариновая кислота также может использоваться для уменьшения частицы аггломерации во время фрезерования. Использование этих методов определяется на индивидуальной основе.
Хотя Механическое легирование представляет собой жизнеспособный процесс для наиболее металлических порошков, есть некоторые случаи, когда его использование является проблематичным. В частности механического легирования требует передачи и смешивания и/или наложения элементов или соединений, степень которой во многом зависит от энергии фрезерования и время фрезерования, а также разницу в физических свойств, таких как жесткость, пластичность и относительной растворимости компонентов. Фрезерование энергии — это параметр, который может быть изменен в пределах на порядок величины или так, но за ее пределами, что является относительно фиксированное количество и, следовательно, степень которой соединений или твердые вещества могут быть созданы в любой данный эксперимент может быть ограничен на основе физической и термодинамические параметры, регулирующие механических свойств и растворимость. Расширение фрезерования время для достижения дальнейшего уточнения или смешивания места практических стоимость ограничения на производство порошков и должны оцениваться производительность компромисс. Кроме того увеличение фрезерования, который может раз привело к повышенного загрязнения через взаимодействие порошков с фрезерования СМИ или атмосферы. Более высокие уровни загрязнения может резко изменить физические свойства и производительность порошка, и или сводных частей.
Этот доклад содержит подробные использование механического легирования для производства нанокристаллических металлических порошков для научных исследований и промышленных исследований. Признанию в полной мере потенциал этих материалов через тестирование массовых проб и/или компонентов, они могут найти широкое применение в различных промышленных секторах (например., аэрокосмической, автомобильной, обороны, электроника и т.д.).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Copper powder | Alfa Aesar | 42623 | Spherical, -100+325 mesh, 99.9% |
| Tantalum powder | Alfa Aesar | 10345 | 99.97%, -325 mesh |
| Iron powder | Alfa Aesar | 00170 | Spherical, <10 micron, 99.9+% |
| Nickel powder | Alfa Aesar | 43214 | -325 mesh, 99.8% |
| Zirconium powder | American Elements | ZR-M-03-P | 99.90% |
| SPEX mills (high energy shaker mills) | SPEX SamplePrep | 8000M | |
| Zoz mills (high energy horizontal rotary ball mill) | Zoz GmbH | CM01 (small mill) CM08 (large mill) | |
| Focused Ion Beam | FEI | Nova600i Nanolab dual beam FIB/SEM | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova600i Nanolab dual beam FIB/SEM | |
| Precision Ion Polishing System | Gatan | Model 695 | |
| Transmission Electron Microscope | JEOL | 2100F | multipurpose field emission TEM |
| Atom Probe Tomography | CAMECA | LEAP 5000XR | |
| Equal Channel Angular Extrusion | ShearForm | custom built | |
| Hot Isostatic Press | Matsys |
References
- Perez, R. J., Jiang, H. G., Lavernia, E. J., Dogan, C. P. Grain Growth of Nanocrystalline Cryomilled Fe-Al Powders. Metall Mater Trans A. 29 (10), 2469-2475 (1998).
- Shaw, L., Luo, H., Villegas, J., Miracle, D. Thermal Stability of Nanostructured Al93Fe3Cr2Ti2 Alloys Prepared by Mechanical Alloying. Acta Mater. 51 (9), 2647-2663 (2003).
- Boylan, K., Ostrander, D., Erb, U., Palumbo, G., Aust, K. T. An in-situ TEM Study of the Thermal Stability of Nanocrystalline Ni-P. Scripta Metall Mater. 25 (12), 2711-2716 (1991).
- Michels, A., Krill, C. E., Ehrhardt, H., Birringer, R., Wu, D. T. Modelling the Influence of Grain-size-dependent Solute Drag on the Kinetics of Grain Growth in Nanocrystalline Materials. Acta Mater. 47 (7), 2143-2152 (1999).
- Knauth, P., Charai, A., Gas, P. Grain Growth of Pure Nickel and of a Ni-Si Solid Solution Studied by Differential Scanning Calorimetry on Nanometer-sized Crystals. Scripta Metall Mater. 28 (3), 325-330 (1993).
- Detor, A. J., Schuh, C. A. Tailoring and Patterning the Grain Size of Nanocrystalline Alloys. Acta Mater. 55 (1), 371-377 (2007).
- Detor, A. J., Schuh, C. A. Grain Boundary Segregation, Chemical Ordering and Stability of Nanocrystalline Alloys: Atomistic Computer Simulations in the Ni-W System. Acta Mater. 55 (12), 4221-4232 (2007).
- Detor, A. J., Miller, J. K., Schuh, C. A. Solute Distribution in Nanocrystalline Ni-W Alloys Examined Through Atom Probe Tomography. Philos Mag. 86 (28), 4459-4475 (2006).
- Darling, K. A., et al. Grain-size Stabilization in Nanocrystalline FeZr Alloys. Scripta Mater. 59 (5), 530-533 (2008).
- Lavernia, E. J., Han, B. Q., Schoenung, J. M. Cryomilled Nanostructured Materials: Processing and Properties. Mat Sci Eng A-Struct. 493, 207-214 (2008).
- Darling, K. A., VanLeeuwen, B. K., Koch, C. C., Scattergood, R. O. Thermal Stability of Nanocrystalline Fe-Zr Alloys. Mat Sci Eng A-Struct. 527 (15), 3572-3580 (2010).
- Darling, K. A., et al. Stabilized Nanocrystalline Iron-based Alloys: Guiding Efforts in Alloy Selection. Mat Sci Eng A-Struct. 528 (13-14), 4365-4371 (2011).
- Dake, J. M., Krill, C. E. III Sudden Loss of Thermal Stability in Fe-based Nanocrystalline Alloys. Scripta Mater. 66 (6), 390-393 (2012).
- Ma, K., et al. Mechanical Behavior and Strengthening Mechanisms in Ultrafine Grain Precipitation-Strengthened Aluminum Alloy. Acta Mater. 62, 141-155 (2014).
- Chookajorn, T., Schuh, C. A. Nanoscale Segregation Behavior and High-temperature Stability of Nanocrystalline W-20 at% Ti. Act Mater. 73, 128-138 (2014).
- Kalidindi, A. R., Schuh, C. A. Stability Criteria for Nanocrystalline Alloys. Acta Mater. 132, 128-137 (2017).
- Suryanarayana, C. Mechanical Alloying and Milling. Prog Mater Sci. 46 (1-2), 1-184 (2001).
- Darling, K. A., et al. Structure and Mechanical Properties of Fe-Ni-Zr Oxide-Dispersion-Strengthened (ODS) Alloys. J Nucl Mater. 467 (1), 205-213 (2015).
- Darling, K. A., Roberts, A. J., Mishin, Y., Mathaudhu, S. N., Kecskes, L. J. Grain Size Stabilization of Nanocrystalline Copper at High Temperatures by Alloying with Tantalum. J Alloy Compd. 573 (5), 142-150 (2013).
- Boschetto, A., Bellusci, M., La Barbera, A., Padella, A., Veniali, F. Kinematic Observations and Energy Modeling of a Zoz Simoloyer High-Energy Ball Milling Device. Int J Adv Manuf Tech. 69 (9-12), 2423-2435 (2013).
- Karthik, B., Gautam, G. S., Karthikeyan, N. R., Murty, B. S. Analysis of Mechanical Milling in Simoloyer: An Energy Modeling Approach. Metall Mater Trans A. 43 (4), 1323-1327 (2012).
- Giannuzzi, L. A., Stevie, F. A. A Review of Focused Ion Beam Milling Techniques for TEM Specimen Preparation. Micron. 30 (3), 197-204 (1999).
- Hornbuckle, B. C., et al. Effect of Ta Solute Concentration on the Microstructural Evolution in Immiscible Cu-Ta Alloys. JOM. 67 (12), 2802-2809 (2015).
- Darling, K. A., et al. Extreme Creep Resistance in a Microstructurally Stable Nanocrystalline Alloy. Nature. 537, 378-381 (2016).
- Segal, V. M. Materials Processing by Simple Shear. Mat Sci Eng A-Struct. 197 (2), 157-164 (1995).
- Segal, V. M. Equal channel angular extrusion: From Macromechanics to Structure Formation. Mat Sci Eng A-Struct. 271 (1-2), 322-333 (1999).
- Valiev, R. Z., Langdon, T. G. Principles of Equal-Channel Angular Pressing as a Processing Tool for Grain Refinement. Prog Mater Sci. 51 (7), 881-981 (2006).
- Robertson, J., Im, J. T., Karaman, I., Hartwig, K. T., Anderson, I. E. Consolidation of Amorphous Copper Based Powder by Equal Channel Angular Extrusion. J Non-Cryst Solids. 317 (1-2), 144-151 (2003).
- Haouaoui, M., Karaman, I., Maier, H. J., Hartwig, K. T. Microstructure Evolution and Mechanical Behavior of Bulk Copper Obtained by Consolidation of Micro- and Nanopowders Using Equal-Channel Angular Extrusion. Metall Mater Trans A. 35 (9), 2935-2949 (2004).
- Senkov, O. N., Senkova, S. V., Scott, J. M., Miracle, D. B. Compaction of Amorphous Aluminum Alloy Powder by Direct Extrusion and Equal Channel Angular Extrusion. Mat Sci Eng A-Struct. 393 (1-2), 12-21 (2005).
- Frolov, T., Darling, K. A., Kecskes, L. J., Mishin, Y. Stabilization and Strengthening of Nanocrystalline Copper by Alloying with Tantalum. Acta Mater. 60 (5), 2158-2168 (2012).
- Darling, K. A., et al. Microstructure and Mechanical Properties of Bulk Nanostructured Cu-Ta Alloys Consolidated by Equal Channel Angular Extrusion. Acta Mater. 76, 168-185 (2014).
- Furukawa, M., Horita, Z., Nemoto, M., Langdon, T. G. Processing of Metals by Equal-Channel Angular Pressing. J Mater Sci. 36 (12), 2835-2843 (2001).
