Summary
Dette dokumentet gir en kort oversikt over det pågående arbeidet ved Army Research Laboratory behandlingen av bulk nanocrystalline metaller med hovedvekt på metodikkene som brukes for produksjon av romanen metall pulver.
Abstract
Gitt potensialet for betydelig eiendom forbedringer i forhold til sine store kornet kolleger, har mye arbeid vært viet til videreutvikling av nanocrystalline metaller. Tross disse innsatsene har overgangen av disse materialene fra lab-benken til selve programmene blitt blokkert av manglende evne til å produsere store deler som beholder de ønskede nanocrystalline microstructures. Etter utviklingen av en metode som er bevist for å stabilisere nanosized korn strukturen til temperaturer nærmer det av smeltepunktet for gitt metal, US Army Research Laboratory (ARL) har kommet til det neste stadiet i utviklingen av disse materialer - nemlig produksjon av storskala deler egnet for testing og evaluering i en rekke relevante test miljøer. Denne rapporten gir en bred oversikt over det pågående arbeidet i behandling, karakterisering og konsolidering av disse materialene ARL. Spesielt er fokus plassert på den metodologi som brukes til å produsere nanocrystalline metall pulver, i både små og store beløp, som er i midten av pågående forskningen.
Introduction
Nanocrystalline metaller utarbeidet av høy energi mekanisk alloying har vist å utmerket mekanisk beskyttelse i forhold til sine coarse-grained kolleger. Men som diktert av termodynamisk prinsipper, er nanocrystalline microstructures underlagt korn coarsening ved høye temperaturer. Slik er behandling og bruk av disse materialene for tiden begrenset av muligheten til å opprette stabilisert microstructures i bulk-skjemaet. Gitt potensialet i disse materialene, forfølges to primære metoder å utvikle slike systemer. Først, basert på en kinetisk tilnærming, utnytter flere mekanismer for å bruke en feste styrke på kornet grenser (GBs) for å hindre korn vekst. Typisk mekanismer ansatt for å pin GBs er sekundære faser (Zener låsing)1,2,3 og/eller stoff dra effekter4,5. Den andre metoden, basert på en termodynamikk tilnærming, undertrykker korn vekst ved å redusere GB gratis energi gjennom stoff atomer partisjonering til GBs6,7,8,-9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16.
Som første skritt for å utvikle legeringer med en nanograined mikrostruktur, etablert i grunnleggende forståelse i termodynamisk og kinetisk prinsipper som styrer korn vekst og microstructural stabilitet ved høye temperaturer. Datavitenskap materialer ble også brukt til å lede legering utvikling. Bruker disse innsikt, ble småskala masse forskjellige legering pulver produsert med høy energi fresing og vurdert for en rekke fysiske og mekaniske egenskaper. For mer lovende systemer, ble avansert karakterisering teknikker utviklet for å koble fullt mikrostruktur av pulver til observerte egenskapene og ytelse.
Samtidig, ble infrastruktur og utstyr for å produsere bulkkomponenter fra nanocrystalline pulver kjøpt. Når utstyret var på plass, ble behandling vitenskapen må fullt konsolidere bulk materiale fra legering pulver utviklet gjennom en rekke småskala eksperimenter. Når bulk prøvene var tilgjengelig, ble en serie eksperimenter utført for å forstå mekanisk svaret på materiellet under en rekke forhold (som tretthet, krype, høy belastning rente, etc.). Kunnskapen fra disse eksperimentene er brukt til å utvikle mulig plasserer som gjør kommersialisering av stabilisert bulk nanocrystalline legeringer.
Kollektivt, har møte disse oppgavene ført til utviklingen innen US Army Research Laboratory (ARL) til et forskningssenter for metaller for en nanocrystalline som består av 4 viktigste labs. Dette laboratoriet komplekse representerer en total investering på 20 millioner dollar og er unikt ved at det dekker aspekter av grunnleggende, anvendt og produksjon vitenskap. Hovedformålet med disse labs er overgangen proof-of-concept ideer til pilot skala og pre-produksjon nivåer. Dermed er det forventet at labs vil aktivere produksjon av prototype deler, utvikle nødvendig kunnskap og produksjon vitenskap for skalert opp behandling og tillate sammenhengene internt som eksternt forskningsinstitutter eller industrielle partnere via kommersialisering og overgang av denne avansert pulver teknologien.
Som indikert tidligere, er det første trinnet å identifisere, produsere, og raskt vurdere nye legering prototyper for både muligheten for syntese og fabrikasjon i prototype deler. Dette har flere unike, tilpasset designet høy energi shaker mills blitt konstruert med evne til å behandle pulver over et bredt spekter av temperaturer fra--196 ° C til 200 ° C. Som navnet tilsier, disse møllene produsere ca 10-20 g av fine pulver gjennom voldelige risting handlingen som repeterende virkninger mellom pulver og sliping media å produsere pulver der hver partikkel har en sammensetning i den Start elementær pulver blanding. Mens egnet for rask screening av pulver, møller av denne typen er tydelig ikke egnet for pulver produksjon på (nær) industriell skala (f.eks., kilo).
Gitt til å produsere pulver i store mengder og som kontinuerlig en prosess som mulig, et søk var foretatt å identifisere viable metoder og utstyr. Planetenes ballen mills bruke en støtte som roterer i motsatt retning fra vertikalt hetteglass, resulterer i partikkel størrelse reduksjon både sliping og kollisjoner forårsaket av sentrifugalkreftene. Mye størrelser for de fleste planetenes mills rekkevidde opp til ca 2 kg. I motsetning til konvensjonelle mills, attritor mills består av en rekke løpehjul i en loddrett tromme. Rotasjonen i ulyd forårsake bevegelse sliping media, resulterer i partikkel størrelse reduksjon gjennom kollisjoner mellom pulver, baller og løpehjul. Større attritor møllene er dugelig av produserer over 200 kg per kjørt. Selv om begge disse møllene betydelige økninger i mange størrelser i forhold til shaker mills, må de er ikke i stand til å kjøre i en kontinuerlig måte men heller være lastet og losset manuelt for hvert løp.
På grunn av disse svakhetene flyttet oppmerksomheten til en serie av høy energi, horisontalt roterende ball møller. Kan behandle så mye som 200 kg per satsvis, disse møllene er også kan operere under inert atmosfærer, samt vakuum. Til slutt, fresing kammeret er designet med en airlock som gir rask og automatisert fjerning av pulver når den malende prosessen er fullført. Kombinert med et automatisk pulver injeksjon system, betyr dette at ballen møllen kan kjøre på en ganske sammenhengende måte, og dermed gjør det en svært levedyktig system for industriell innstillinger. Disse kombinasjonen av funksjoner, ARL har nylig kjøpt og installert to møller og er nå engasjert i oppskalering interne pulver behandling innsats.
Mens pulver behandling innsats representerer et sentralt aspekt av pågående arbeidet, er karakterisering og konsolidering av de mest lovende legering pulver også fokusert forskningsområder. Faktisk som beskrevet nedenfor, ARL har gjort betydelige investeringer i nødvendige analytiske og test utstyr som trengs for å fullt ut vurdere viktige egenskaper for de nye pulver. Videre vellykket konsolidering av prøver nå tillater konvensjonelle fullskala mekanisk testing og karakterisering (f.eks., spenning, trøtthet, krype, sjokk og ballistisk evaluering) på materiellet som vanligvis ikke har vært mulig for denne klassen av materiale. Denne artikkelen rapporter protokollene benyttes på ARL for første syntese, skalere opp, konsolidering og karakterisering av bulk nanocrystalline metaller og legeringer.
De to viktigste labs for pulver syntese kan ses i figur 1. Figur 1A viser småskala pulveret behandling lab som gjør den raske utviklingen av konsepter og legering design. Dette laboratoriet inneholder flere spesialdesignede høy energi møller med evnen til å prosessen pulver over et spekter av temperaturer (romtemperatur til 400 ° C) og 10-196 ° c. Laboratoriet inneholder også en egendefinert vannrett tube ovn designet for rask vurdering av termisk og microstructural stabilitet (f.eks., korn vekst studier) av nye metallegeringer. Til slutt, lab huser også flere unike småskala mekanisk test oppsett inkludert spenning, skjær slag og inntrykk krype testing enheter, i tillegg til en state-of-the-art instrumenterte nano-indenter. Når testet og vist løfter, valgte legeringer flyttes til storskala behandling laboratoriet (figur 1B), hvor engineering og produksjon protokoller er utviklet slik at storskala (f.eks., kilogram) produksjon av den bestemt pulver. Totalt labs representerer en total investering på 2 millioner USD og dekker overgangen av romanen metall pulver fra lab-benken til pilot skala produksjon nivåer, og dermed gjør produksjon av prototype deler.
Høy energi ball fresing/mekanisk alloying er en allsidig prosess for å produsere nanocrystalline metaller og legeringer i pulver skjemaet17. Starter med grov kornet pulver (vanligvis betyr korn størrelse ~ 5-10 µm), er det mulig å få nanocrystalline pulver med betyr korn størrelse < 100 nm etter fresing. Denne fresing utføres rutinemessig i en vibrerende/shaker mill. Fresing ampullen fylles med ønsket mengde pulver samt fresing baller, vanligvis rustfritt stål. Dette mill rister ampullene i en bevegelse som involverer frem og tilbake svingninger med kort laterale bevegelser med en hastighet på ca 1080 sykluser min-1. Med hver komplekse bevegelse ballene kollidere med hverandre, effekt mot innsiden av ampullen og lokket, og redusere samtidig pulveret finere størrelse. Kinetisk energi formidles i pulver er halv masse ganger plassen gjennomsnittlige hastigheten (19 m s-1) av lagrene. Mill makt, f.eks. energi levert per enhetstid, øker med frekvensen av møllen (15-26 Hz). Ta typiske antall baller og laveste frekvensen for en gitt 20 h periode, overskrider antall virkninger 1,5 milliarder. Under disse konsekvensene gjennomgår pulveret gjentatte oppsprekking og cold-welding helt til punktet hvor bestanddeler er blandet på Atom-nivå. Mikroskopisk er dette blande og foredling av mikrostrukturen tilrettelagt av lokaliserte deformasjon i form av skjær band, samt en høy tetthet av dislokasjoner og punkt defekter som bryter ned mikrostrukturen. Etter hvert som varmen av kollisjon reiser lokale temperaturen, oppstår rekombinasjon og utslettelse av disse feilene på en stabil tilstand med deres generasjon. Feilen strukturer til slutt om omorganiseringen, resulterer i dannelsen av mindre og mindre høy equiaxed korn. Dermed er ballen fresing en prosess som induserer alvorlig plast deformasjon manifestert av tilstedeværelsen av en høy tetthet av defekter. Denne prosessen gir økt diffusivity av stoff elementer og raffinement og spredning av sekundære faser og den generelle nanostrukturering av mikrostrukturen.
Høy energi cryomilling er en malende prosessen lik for høy energi ball fresing bortsett fra det faktum at fresing ampullen opprettholdes kryogene temperatur under maleprosessen. For å oppnå en jevn temperatur i ampullen, er møllen endret som følger. Fresing ampullen plasseres først i en Teflon ermet som er deretter forseglet med en Teflon cap. Ermet er koblet til en dewar som inneholder den aktuelle cryogen (flytende nitrogen (LN2) eller flytende argon (LAr)) gjennom rustfritt stål og plast slangen. Cryogen renner gjennom ermet gjennom maleprosessen avkjøles fresing ampullen og opprettholde fresing ampullen på kokende temperaturen på cryogen, som-196 ° C for LN2 og-186 ° C i LAr. De lave temperaturene kryogene behandling føre til økt fragmentering av mer ductile metall som ellers kan være malt ved romtemperatur. I tillegg kryogene temperaturene redusere termisk aktivert diffusional prosesser som korn vekst og fase separasjon og dermed slik at økt avgrensningen av mikrostrukturen og Løseligheten av uløselig elementær arter.
Høy energi horisontalt roterende ball mill er en høy energi fresing system som består av en horisontal rustfritt stål fresing krukke med en høyhastighets rotor med flere blader på en drivaksel. Pulveret skal frest overføres i glasset med fresing ballene. Bevegelsen av baller og pulver oppnås gjennom rotasjon av akselen i glasset. Akselen roterer i høy hastighet og fresing stål baller kolliderer, akselerere og overføre sine kinetisk energi til pulver. Rpm er 100-1000 og gjennomsnittlige hastigheten av baller er 14 m s-1. Spesielt mills er utstyrt bruker en rekke fresing temperatur (-30 ° C til 200 ° C høy) og kan kjøres under vakuum (mTorr) eller i over press modus (1500 Torr) (benytte ulike typer dekke gass). I tillegg til grunnenheten, mill er utstyrt med en transportør gass utslipp enhet og tilkobling samlinger som gjør lasting og lossing av pulver under inert gass dekselet. Dette apparatet kan ses i figur 2A sammen med en typisk 8 L stål fresing jar (figur 2B). I tillegg til større mill, har ARL kjøpt en mindre mølle som er konvertert til å kjøre med flytende nitrogen (figur 2C). Dette mill kan produsere mellom 100-400 g behandlet pulver per kjører syklus.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. småskala syntese av Nanocrystalline pulver under forholdene
- Plasser 10 g av den viktigste elementet i en kontrollert argon atmosfære hanskerom, (f.eks., Fe i FeNiZr legering) og 100 g av rustfritt stål/verktøy stål fresing baller i ønsket fresing glasset.
Merk: Lasting av pulver i fresing glasset i en hanskerommet kreves for å sikre minimal opptak i oksygen og/eller fuktighet innhold 18,19. - Etter lasting, seal glasset og fjerne fra i hanskerommet. Etter fjerning, sikre at glasset er helt forseglet og laste inn den riktige fresemaskin.
- Etter å ha foretatt en 1t fresing syklus, fjerne medisinglass og overføre den tilbake i hanskerommet fylt med argon.
Merk: Dette korte kjøre serverer til coat alle overflater med den viktigste elementet, og dermed bidra til å redusere overføringen av forurensninger fra fresing jar og medier legeringen blir produsert. - For å syntetisere legering pulver, legge til totalt 10 g av elementær pulver i de ønskede prosenter bare belagt fresing glasset inne i hanskerommet. Legg den nødvendige mengden av bare belagt fresing baller til glasset slik at det er 10:1 forholdet masse ballene til masse av pulver. Lokket skal plasseres og strammet på fresing glasset før fjerning fra i hanskerommet. Etter fjerning, skal ytterligere innstramming av lokket utføres ved hjelp av en skiftenøkkel og en visepresident.
- Plass ampullen i høy energi shaker mill og initiere fresing drift (vanligvis på rekkefølgen på 20 h). Etter fresing er fullført, Fjern ampullen og overføre den til i hanskerommet. Nøye fjerne lokket og overføre valset pulver til ønsket eksempel ampullen for lagring.
Merk: En typisk høy energi shaker mill i mekanisk alloying vises i figur 3A. En skjematisk viser hvor høy energi fresing resultater i nanocrystalline materialer er vist i figur 3B, med et bilde som viser en gjennomsnittlig siste partikkelstørrelse mellom 10 og 500 µm vises i Figur 3 c.
2. liten skala syntese av Nanocrystalline pulver under kryogene forhold
- Utføre belegg kjøre for fresing glasset og baller som beskrevet i trinnene 1,1-1,3.
- I regulert atmosfære hanskerom, fyll belagt fresing krukke med ønsket mengde elementær pulver og fresing media. Etter stramme glasset, fjerne fra i hanskerommet.
- Plass fresing glasset inne en Teflon ermet og lokket, som deretter plasseres i klemmen på høy energi shaker møllen.
- Åpne dewar som inneholder cryogen og tillate det i ca 30 min å sikre fresing glasset har nådd ønsket temperatur (-196 ° C for flytende nitrogen og-186 ° C i flytende argon).
- Ved å nå likevekt, starte fresing operasjonen før inn ønsket varighet er nådd. Ved ferdigstillelse, lukke dewar, nøye fjerne fresing glasset fra ermet og plasser det foran en tørketrommel å bringe den til romtemperatur.
- Når fresing glasset når romtemperatur, kan du overføre den tilbake i hanskerommet regulert atmosfære. Nøye åpne fresing glasset og overføre pulver til ønsket lagringskilde hetteglass.
Merk: Et bilde av høy energi shaker møllen tilpasset for bruk ved kryogene temperaturer er vist i figur 4A. Vist i figur 4B er fresing ampuller umiddelbart etter at det er fjernet fra en cryomilling-operasjon. Figur 4C gir en idé om hvor mange fresing baller som vanligvis brukes i behandling operasjon.
3. store syntese av Nanocrystalline pulver
- Laste inn de nødvendige grunnleggende sveiseavsettet pulver i en glasskrukke inne en argon hanskerom, sel, og fjerne.
- Etter at fartøyet til høy-energi horisontalt roterende ball mølla, Legg ca 1 kg av 440C rustfritt stål kulelager i en rustfritt stål 8 L fartøy i en avkjøling jakke.
Merk: Bilder av de ulike delene av høy energi horisontalt roterende ball møllen er vist i figur 5. - Koble argon gass linje og kjølevæske linjer til fartøyet. Tilbake-fyll og purge skipet med argongass å fjerne.
- Bruker en dobbel kuleventil, overføre de sveiseavsettet elementær pulver til fresing fartøyet og deretter lukke ventilen for å forsegle kammeret.
- Koble pulver utvinning systemet til fresing fartøyet og deretter tilbake-fylle og tømme utvinning systemet med argongass å fjerne.
- Start strømmer etylenglykol ved-25 ° C gjennom den ytre jakken av fartøyet.
- Starte maleprosessen for opptil 1 kg av elementær pulver i den ønskede periode (vanligvis 12-30 h) bruker roterende energi på 400-800 rpm. Når fresing er fullført, kan du overføre pulver til en krukke under argon atmosfære. Store glasset i en argon fylt hanskerommet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ca 10 g pulver produseres per hvert kjørt i høy energi shaker mill. Etter vellykket syntese av romanen nanocrystalline metaller og legeringer i høy energi shaker mill, er skalere opp gjennomført i en høy energi horisontalt roterende ball mill.
Vanligvis genereres nanostructured pulver med høy energi fresing prosesser hvori korn størrelsen på en liten mengde pulver er raffinert, ca 10 g per satsvis. Dette er tilfredsstillende på en liten proof-of-concept skala. Det finnes imidlertid behov for større fresing apparatene som kan gjøre det samme, men produserer store mengder. Betydelige mengder pulver tillate produksjon av bulk deler som, i sin tur kan testes på relevante størrelse skala passer for hæren bestemte programmer.
På en liten 5 til 10 g skala, kan energi formidles til en grov pulver oppnås med relativ letthet i en småskala forskning laboratorium shaker mill. Translasjonsforskning energi formidles av ballene forårsaker nedbrytning av partikler som resulterer i en Ultrafin kornet pulver masse. Skaleringen av denne metodikken gram størrelsen på kilo (1000 g) grupper innebærer dimensjonale skaleringen fresing glassene og tilhørende apparat, som er komplisert fordi, på samme tid, formidles energi skal skaleres også. I denne sammenheng, høy energi horisontalt roterende ball møllen kan opprette unike nano-skala sub strukturfunksjonene (f.eks., kort og lang rekkevidde bestilte strukturer, punkt defekter, atomic klynger, stabling feil, precipitates, dispersions, amorfe funksjoner) som formidle disse materialene og dramatisk bedring i egenskapene i en akseptabel tidsramme med minimal forurensning20,21.
I et to-element komponent system, figur 6, fresing prosessen resultatene i en serie av gjentatte virkninger som årsak pulver partikler til "kald" sveis sammen via plast deformasjon, brudd, og deretter reweld gjennom hele fresing. As a Result, en rekke endelige microstructures er mulig: 1) en nanocrystalline matrise med korn grensen segregert atomer av den andre fasen, 2) en overmettet solid løsning av begge komponentene, 3) en nanocrystalline matrise med korn grensen segregert atomer av sekundær fasen coexisting med en overmettet solid løsning av to 4) nanostructured sammensatt av to distinkte faser, 5) en super mettet solid løsning med store dispersions av den andre fasen og 6) en kombinasjon inkludert alle de ovennevnte. Generelt, er mikrostrukturen nanocrystalline med en gjennomsnittlig pulver partikkelstørrelse mellom 10 og 500 µm (Figur 3 c). Det er viktig å merke seg at den endelige partikkelstørrelse avhenger sterkt fresing temperatur, tid, energi og fysiske kjennetegn/egenskaper enkelte bestanddeler. Den gjennomsnittlige kornstørrelse produsert vanligvis skalerer omvendt Smeltetemperaturen for legering, men er avhengig av omfanget av alloying produsert og fresing betingelsene. Den typisk gjennomsnittlig kornstørrelse produsert av høy energi fresing er mindre enn 50 nm. Den minste kornstørrelse oppnådd kan imidlertid være under 5 nm eller selv i noen tilfeller amorfe grensen nås. Som følge av små korn størrelsen finnes det en vesentlig volum brøkdel av kornet grenser og trippel veikryss. Derfor har nanocrystalline metaller og legeringer endret fysiske reaksjoner til temperatur og deformasjon. Dvs har metaller problemer knyttet til termisk stabilitet som begrenser behandling teknikker samt moderat og noen ganger lave temperaturer. Disse hindringene kan overvinnes ved manipulering av grensesnittet mellom nanocrystalline korn gjennom doping med solutes. Som nevnt ovenfor, dopant kan ta form av segregerte stoff eller diskrete partikler eller en kombinasjon av disse og kan stoppe korn vekst selv ved svært høye temperaturer, og dermed slik at full konsolidering gjennom høy temperatur smiing uten tap av den fordelaktig mekaniske egenskaper.
Det første trinnet i karakteriserer de mekanisk legert pulver er å observere løs pulver morfologi bruker en Scanning elektronmikroskop (SEM). Dette trinnet er utført for å avgjøre hvis de enkelte partiklene komponere pulveret viser tydelige forandringer i morfologi, f.eksfra en plate-lignende morfologi kort fresing ganger til en mer sfærisk figur etter utvidet fresing ganger. Deretter en liten mengde pulver som-valset trykkes på 3 GPa i 3 mm grønn komprimerer som senere montert i epoxy og polert. Polering trinnene benyttes er utvalg avhengige. En siste polering trinn på 1 µm eller finere er imidlertid nødvendig for å oppnå den nødvendige overflate for SEM observasjon. Av polering komprimerer til en endelig polsk på en mikrometer, kan back-spredt elektron bilder tas som viser fordelingen av stoff elementene som en funksjon av fresing tid. Bildevisning tilbake-spredt elektron er den foretrukne teknikken siden kontrasten er basert på atomnummer. Som et resultat, viser områder med høyere mengder tyngre elementet i en legering lysere. Disse bilder samt X-ray Diffraksjon data kan gi innsikt om når stoff fullt inngår solid løsning samt maksimal mengde stoff som kan settes i solid løsning.
Individuelle korn er generelt for fin å løse bruker bare SEM. Følgelig er overføring elektronmikroskop (TEM) nødvendig for å løse enkelte korn i en mekanisk legert pulver. TEM eksempel forberedelse, avhenger av om legert pulveret har blitt konsolidert inn i en tett, prøve eller ikke. Hvis pulveret ikke er en konsolidert prøve, en dual beam fokusert ion strålen (FIB) / scanning elektron mikroskop (SEM) brukes til å løfte ut og tynn en lameller av prøven elektron åpenhet22. Lameller kan hentes fra en enkelt, løs partikkel eller en polert SEM (3mm kompakt) prøve der tverrsnitt av enkelte partiklene er utsatt. For bulk prøver, er 3 mm diameter platen hullet ut ved hjelp av en disken trøkk. 3 mm platen er så bakken ned til omtrent 100 µm. Deretter brukes en smilehull jeksel til å lage et smilehull i midten av platen. Ideelt sett er tykkelsen på bunnen av smilehull mindre enn 10 µm. Når ønsket smilehull dybden er oppnådd, er utvalget ion valset til elektron gjennomsiktig.
TEM analysen utføres på 200 keV bruker et mikroskop utstyrt med overføring elektronmikroskop ((S) TEM) skannefunksjonalitet. Forfatterne har benyttet både standard TEM og STEM-baserte tenkelig teknikk avhengig av funksjonene microstructural etterforsket. Med det sagt, har forfatterne funnet STEM lysende felt og STEM-høy vinkel ringformede mørke felt (HAADF) som to ekstremt kraftig teknikker. STEM lysende felt har blitt utnyttet med enorm suksess bildebehandling/å korn over store deler av et utvalg mens samtidig uthevingen partikler/klynger og tvillinger. Kontrasten generert en stilk-HAADF bildet er basert på z-kontrast, dvs. atomnummer av elementer i en prøve, som er en effektiv måte å få innsikt i relativ kjemi av varierende microstructural funksjoner. Figur 7A er en stilk lyse feltet bilde av en Cu-10Ta (at.%) eksempel lik kanal kantete ekstrudert (ECAE) på 900 ° C gir korn løses tydelig over omtrent 1,5 µm2 området. I dette bildet, kan omtrent femti korn måles for deres kornstørrelse. Dermed gir tar flere bilder av tilsvarende forstørrelse korn størrelsesstatistikk bestemmes og histogrammer generert. Figur 7B er en stilk-HAADF bilde tatt fra det samme området av utvalget og skiller høy nummer tetthet Ta partikler tilstede samt rekke størrelsene. Dette bildet kan brukes på en lignende måte som lyse-feltet bildet, men denne gangen måle Ta partikkel størrelsen slik at et histogram utheving størrelsesDistribusjon partikkel kan genereres. Tallene 7C og tall 7 d er STEM lysende felt og HAADF bilder tatt av en Cu-10Ta (at.%) prøve ECAE behandlet på 700 ° C viser en større Ta partikkel (~ 40 nm diameter) omgitt av mange andre Ta partikler strekker seg omtrent 5 til 20 nm. Større Ta partikkel har også en unik microstructural funksjonen til stede med delvis shell dannet rundt den nederste halvdelen.
Atom sonde tomografi (APT) analyse utføres da for ytterligere å forstå de viktigste funksjonene i pulver (figur 8A). Figur 8B viser to viser portene som brukes for manøvrering prøver fra oppsetning karusellen til analyse kammeret. Figur 8 c viser både Last lås og buffer kammeret sluseventil skille de to kamrene i atom sonde systemet. Last låsen er der nye prøver er lastet og gamle prøvene blir fjernet. Buffer kammeret huser prøver som avventer eksamen i analyse kammeret.
Før atom sonde prøver/tips kan plasseres i kammeret, tipsene er løftet ut på prefabrikkerte Si innlegg så annularly valset bruker en stråle SEM/FIB. Kolonnen ion drives vanligvis på en bjelke nåværende 30 keV under hele prosedyren og bare falt til 5 keV i siste finpuss trinn å minimere Ga ion implantasjon i det siste tipset før analysen utføres. Strålen gjeldende brukes varierer mye avhengig av enkelt som de materielle møllene. Forfatterne har benyttet både spenning og laser modus for å kjøre forskjellige nanocrystalline-basert materiale systemer. Spenning modus brukes når en prøve er svært ledende og har en lav tilbøyelighet for oppsprekking under kjører, mens laser modus er ansatt for ikke-ledende materiale / de prøvene med høy tilbøyelighet til brudd i spenning modus. Samlet atom sonde dataene er da analysert ved hjelp av en passende programvarepakke. Atom sonden har vært ansatt å kvantifisere høyt antall tettheten av Ta partikler tilstede i Cu-10Ta 23, som er nøkkelen til de enestående egenskapene av dette materialet på høye temperaturer 24. I tillegg i pågående forskning, har dette verktøyet identifisert tilstedeværelsen av WO2 partikler i galvanisert NiW legering (figur 9A). Figur 9B viser tilstedeværelse av Na partikler i atom probespissen. Figur 9C viser WO2 og Na partikler samtidig. Figur 9 d er en masse spektrum for ioner med en masse å lade state forhold fra 0 til 19 Daltons (Da). Identifisere og kvantifisere segregering av både WO2 og Na partikler til dette nivået er ikke mulig via noen andre analyse teknikk. Dermed karakterisering SEM, TEM og APT er viktig i helt forstå mikrostrukturen og mekanismer på spill i mekanisk legert nanocrystalline pulver.
Når den termisk stabilitet og styrke av nanosized pulver ble fullt verdsatt, ble det klart at en konvensjonell pulver behandlingen metoden som uniaxial trykke og sintring, mens mulig, ikke var en foretrukket metode. En metode som tilbys kombinasjonen av temperatur og en anvendt skjæring stress var nødvendig for å sikre full densification av pulver komprimerer. Som et resultat, ble bruk av samme kanal kantete ekstrudering (ECAE) som behandling utforsket. I denne metoden er en billett - bar eller plate form - utsatt til en ren tilstand av skjær som det ekstrudert gjennom en L-formet kanal25,26,27. Som billet ikke opplever en betydelig endring i dimensjoner i ekstruderingsprosessen, kan det bli utsatt for flere går til ønsket mengde av skjær (og av forlengelsen microstructural raffinement) har blitt formidlet. Til slutt, billett kan roteres mellom hver pass for å generere den ønskede graden av tekstur i den siste delen. Som et resultat, er det mulig å oppnå en siste extrudate med betydelig raffinert mikrostruktur og ønsket konsistens. En skjematisk og en delvis ekstrudert billet som viser den dramatisk endring i kornstørrelse og orientering i delen ekstrudert i forhold til den ikke-behandlede delen vises i figur 10A og figur 10B, henholdsvis.
US Army Research Laboratory har aktivt brukt ECAE behandling i mange innsats det siste tiåret. Pressen er i stand til behandling spesialprofiler med en hastighet som høy 2,5 cm s-1 under en maksimal anvendt Last av 345 t, med en maksimal dø temperatur på 350 ° C (figur 11A). Prøver krever en høyere prosessering temperaturen er forvarmet i en boks ovn ligger tilstøtende til rammen. Når ønsket forvarming regimet er fullført, prøven overføres raskt til dør og byggesystemer begynte umiddelbart. Den første ECAE trykk evne fokusert på rektangulære spesialprofiler på 1,91 cm firkantet × 22.8 cm lange (figur 11B). Fortsatte oppgraderinger i evner har resultert i muligheten til å behandle 15 × 15 × 1.27 cm3 samt 30 × 30 × 2.5 cm3 plater.
Flere betydning for denne diskusjonen, men er faktum at ECAE brukes rutinemessig konsolidere et bredt spekter av pulver ikke lett konsolidert av andre betyr 28,29,30. I tilnærming adoptert ARL, ønsket antall som-valset pulver er introdusert i et hulrom maskinert til en nikkel stang (f.eks., en "nikkel kan"). Som pulveret er introdusert i hulrom, er det rutinemessig tappet for å minimere alle fylling indusert porøsitet. Når ønsket mengde pulver er lagt, åpningen er koblet og deretter sveiset stengt. Det er viktig å merke seg at "pulver canning" prosessen er gjennomført inne en argon fylt hanskerommet for å minimere innføring av oksygen. Hittil har denne prosessen vært brukt å forberede "bokser" av begge Cu-Ta og oksid spredning styrket (ODS) FeNiZr legering pulver, med nøyaktige protokollen som beskrevet nedenfor.
Begynner i 2011, en rekke nanocrystalline (f.eks., Cu-Ta, FeNiZr) legeringer som viste bemerkelsesverdig korn vekst motstand og termisk stabilitet har blitt utviklet på ARL12,18,19,31 ,32. Som det ble klart at konvensjonelle trykk og sinter bearbeidingsmetoder ikke var passer, ble ECAE det primære middelet for konsolidering av små utvalg egnet for testing. Som et første skritt i ECAE behandling, var nikkel bokser lastet med som-valset pulver equilibrated i en boks ovn renset med ren Ar gass til en forhåndsbestemt temperatur (f.eks 700 ° C). Equilibrated bokser ble deretter raskt fjernet fra ovnen, falt i ECAE verktøy i forvarmet til ønsket temperatur og heves på en ekstrudering 25,5 mm s-1. Denne fremgangsmåten ble gjentatt fire ganger etter ruten Bc (definert som 90° rotasjon i samme retning mellom passerer 33). Fire påfølgende byggesystemer passerer resulterte i en total stamme av ~ 450%. Skanning elektronmikroskop indikerte at prøvene fullstendig konsolidert med ingen bevis for porøsitet eller tidligere partikkel grenser. Videre angitt korn størrelse mål ingen merkbar korn vekst oppstod under ECAE behandling.
Siste behandling innsats har fokusert på oppskalering størrelsen på delene produsert fra FeNiZr nanocrystalline legering pulver. Det første forsøket på oppskalering brukt Hot Isostatic trykke (HIP). I dette kan som-valset FeNiZr pulver ble lastet inn i omtrent 10 g mange i et åpent aluminium lokalisert innenfor en inert atmosfære glovebox. Etter hvert tillegg pulver, pulver belastningen i kan var komprimert med et manuelt actuated hydraulisk trykk til omtrent 50 kN av makt. Før tetting kan, var det oppvarmet i en ovn ved ca 200 ° C i 24 timer. En vakuumpumpe ble festet for å trekke ut fuktighet fra innenfor. Kan ble deretter sveiset stengt (figur 12A) og plassert inne i HIP enheten (figur 12B) for behandling. Hot Isostatic trykke ble utført på en rekke eksempler på temperaturer fra 600-1000 ° C og en presset av 207 MPa. Uansett temperatur brukes, vises imidlertid alle prøver en maksimal tetthet av ~ 96%.
Siden HIP ikke var produsere fullt tett prøver, ble ytterligere innsats utført ved hjelp av en konvensjonell ekstrudering trykk. For denne var aluminiumsbokser måler ca 7,5 cm diameter x 11 cm i høyden fullpakket med Fe-Ni-Zr pulver i en måte som ligner på mindre prøvene beskrevet tidligere. Før den faktiske ekstrudering, ble ekstrudering kammer, die holderen, og dør oppvarmet til temperaturer fra 400 til 450 ° C. Når billet nådd en likevekt temperatur på 1000 ° C, ble det raskt trukket fra ovnen og lastet inn oppvarming kammer i extruder. Etter lasting, var billet ekstrudert på ca 1 cm s-1 med størrelsesforhold på 2:1 og 3:1. For sikkerhet og praktiske grunner, var spesialprofiler ikke fullstendig skjøvet gjennom ekstrudering dør. Etter fullføringen av en full ekstrudering syklus, ble dør fjernet fra die-abonnenten mens de fortsatt varme, deretter avkjøles. Wire elektrisk utladning maskinering (EDM) ble brukt til å kutte dør fra de ekstruderte spesialprofiler. Jo høyere temperatur 1000 ° c tillatt for en vellykket ekstrudering (figur 12C). Ytterligere profiler er planlagt, med hensikten å optimalisere behandling parametere og materialegenskaper basert på en detaljert analysen på de ekstruderte spesialprofiler.
Å utvikle avanserte materialer kan møte ytelseskravene diktert av unike driftsmiljøer, US Army Research Laboratory har brukt betydelige ressurser til å etablere en nanocrystalline forskning metaller senter . Som kort beskrevet i denne rapporten består laboratoriet av en rekke utstyr og ekspertise viet til behandling og karakterisering av romanen metall pulver og påfølgende konsolidering og ytelse evaluering av bulk nanocrystalline deler. Dagens innsats i Cu-Ta og FeNiZr legeringer har vist evnen til å vellykket overgang fra småskala forskningsinnsats større programmer som har tillatt for "full" testing av dette materialet i en rekke forhold (f.eks., spenning, tretthet, krype, sjokk og ballistisk evaluering) som har ikke tidligere vært lett utført. Arbeidet vil fokusere på overgangen til disse spennende materiale til en rekke faktiske komponenter, samt den videre utviklingen av nye legering systemer.
Figur 1 : Pulver behandling Labs på Army Research Lab. A) småskala syntese lab brukes for produksjon av små grupper (10 g) av romanen pulver. Viktig utstyr finnes i laboratoriet er høy energi shaker møller som opererer over et spekter av temperaturer, samt spesialisert utstyr. B) storskala syntese lab der lovende legering pulver er produsert i opptil 1 kg grupper. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 : Kritiske komponenter av høy energi horisontalt roterende ball møllen brukes i stor skala syntese av nanocrystalline pulver. A) bærer gass utslipp unit, B) representant 8 L fresing krukker, C) småskala høy energi horisontalt roterende ball mill. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 : Småskala pulver syntese under rombetingelser *. A) endret høy energi shaker mill som kan operere fra -20 til 24 ° C og opp til 2200 sykluser per minutt. B) skjematisk av høy energi fresing prosessen skjemaet nano-strukturert/nanocrystalline pulver. C) resulterende pulver (gjennomsnittlig partikkel størrelse 40 µm dvs ~-325 maske) har en intern kornstørrelse 10 nm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4 : Småskala kryogene fresing av nanocrystalline pulver. A) endret høy energi shaker mill som kan operere på kryogene temperaturer. B) medisinglass rett etter fjerning fra cryomilling. C) Standard hetteglassene viser antall lagrene brukes vanligvis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5 : Maskinvaresystemer knyttet til storskala høy energi horisontalt roterende ball mill. A) bilder av større møllen. B) høyhastighets rotoren med flere blader. C) inne overflate fresing glasset. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6 : Skjematisk av maleprosessen for to elementer systemet. Gjentas kollisjoner mellom fresing media og pulver resulterer i en rekke resulterende microstructures. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7 : Representative microstructural funksjoner oppnås gjennom høy oppløsning elektronmikroskop. Lyse A) STEM felt og B) stilk-HAADF bilder tatt fra det samme området av Cu-10Ta (at.%) utvalget ECAE behandlet på 900 ° c. Lyse C) STEM felt og D) stilk-HAADF bilder tatt fra det samme området i en Cu-10Ta (at.%) utvalg ECAE behandlet på 700 ° C. STEM-baserte teknikker har vært avgjørende i Klargjørende microstructural funksjonene for enestående mekanisk egenskapene i CuTa legeringer, samt andre nanocrystalline pulver baserte materialer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 8 : Atom sonde tomografi er et verdifullt verktøy i å analysere ulike pulver produsert ARL. A) full atom sonde tomografi systemet. B) forstørret bilde med to visning porter på bufferen kammeret. C) et nærbilde av Last lås og buffer kammeret. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 9 : Representant grunnleggende kart fikk under atom sonde tomografi. A) 3D atom kart viser bare W (rød kuler) og WO2 (blå kuler) atomer; B) 3D atom kart viser bare W (rød kuler) og Na (grønn kuler) atomer; C) 3D atom kart viser bare W (rød kuler), WO2 (blå kuler) og Na (grønn kuler) atomer; D) mass spekteret viser masse-til-lade-stat forholdet fra 0 til 19 Da, som er de lavere atomnummer elementene som er vanskelig å identifisere og telle med andre analyseteknikker. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 10 : Like kanal kantete ekstrudering har blitt brukt til å produsere fullt tett sylindere fra legert pulver. A) skjematisk av ECAE viser hvordan korn raffinement oppstår som materialet passerer bue 90 ° i dø. B) optisk mikroskop-bilde av et delvis ECAE behandlet utvalg med endringer i korn struktur. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 11 : Like kanal kantete ekstrudering trykk nå på plass i hæren forskning Lab. A) i sin nåværende konfigurasjon er ECAE pressen kan behandle 19 × 19 × 228 mm3 kvadrat spesialprofiler. Pressen har også muligheten til å behandle 152 × 152 × 12.7 og 304 × 304 × 25.4 mm3 plater. B) tett-i-bilde viser hvordan billett er introdusert i toppen av terningen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 12 : Hot isostatic trykke og ekstrudering er to metoder vanlig å konsolidere bulk prøver starter pulver. A) forseglet HIP kan klar for innsetting B) HIP enhet. C) delvis ekstruderte FeNiZr spesialprofiler. Eksemplet til venstre er en 1:3 forholdet ekstrudering mens spesialprofiler i midten og er rett en 1:2 forholdet ekstrudering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sammenlignet med andre syntese teknikker, mekanisk alloying er en svært allsidig metode for produksjon av metall og legert pulver med korningsstørrelser << 100 nm. Faktisk er mekanisk alloying en av de få måtene i hvilke store mengder nanostructured materialer kan produseres i en kostnadseffektiv og lett skalerbar måte. Videre har høy energi ball fresing vist til for å øke grensen på solid oppløselighet i mange metallisk systemer der likevekt romtemperatur løselighet ellers ikke finnes. Dette gir nye typer legeringer produseres som ikke er mulig med andre likevekt behandling teknikker.
Selv om ikke nødvendigvis nødvendig riktig utarbeidelse av fresing media (f.eks., belegg går) anbefales for å redusere forurensning introdusert i siste pulver. Tilsvarende skal håndtering av pulver, enten før eller etter fresing, utføres i et regulert atmosfære hanskerommet for å minimere eksponering for oksygen og/eller fuktighet forurensning. Til slutt, omsorg og forsiktighet bør brukes i åpne fresing ampullen etter en prosess kjører, som ampullen kan potensielt bli trykk under fresing av pulver under visse driftsforhold.
Endringer romtemperatur fresing av pulver er ofte nødvendig for å oppnå de ønskede resultatene. For eksempel brukes cryomilling til å redusere ductility for valgte pulver for å sikre at partiklene er inndelt i fresing. Eventuelt kan kontroll prosessagent som stearinsyre også brukes til å redusere partikkel agglomeration under fresing. Bruk av disse metodene avgjøres på et enkelt tilfelle.
Selv om mekaniske alloying er en levedyktig forarbeide for mest metall pulver, er det noen tilfeller der bruken er problematisk. Spesielt krever mekanisk alloying overføring og miksing og/eller blanding av elementer eller forbindelser, graden av som er sterkt påvirket av fresing energi og fresing tid samt forskjellen i fysiske egenskaper som hardhet, Ductility og relativ Løseligheten av komponenter. Fresing energi er en parameter som kan endres innenfor en størrelsesorden eller så, men utover det er et relativt fast antall og derfor graden som forbindelser eller faste stoffer kan dannes i noen bestemt eksperiment kan være begrenset basert på fysiske og termodynamisk parametere mekaniske egenskaper og løselighet. Utvide fresing tid å oppnå ytterligere avgrensninger eller blande steder praktisk kostnadene begrenser på produksjon av pulver og må evalueres mot ytelseseffekten kompromisset. I tillegg førte økte fresing ganger kan til opphøyet forurensning via mellom pulver med fresing media eller atmosfære. Høyere nivåer av forurensning kan dramatisk endre fysiske egenskaper og ytelse av pulver og eller konsolidert deler.
Denne rapporten har detaljert bruk av mekaniske alloying for produksjon av nanocrystalline metall pulver egnet for både forskning og industrielle studier. Det fulle potensialet av disse materialene er anerkjent gjennom testing av bulk prøver og/eller komponenter, er sannsynlig å finne utbredt bruk i ulike industrisektorer (f.eks., luftfart, bilindustri, forsvar, elektronikk, etc.).
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).
