Critical length scales for chemical heterogeneity at Cu/Nb 3D interfaces by atom probe tomography
Critical length scales for chemical heterogeneity at Cu/Nb 3D interfaces by atom probe tomography
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通过原子探针断层扫描得出 Cu/Nb 3D 界面化学异质性的临界长度尺度
DOI：
10.1016/j.scriptamat.2022.115078
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发表时间：
2023
影响因子：
6
通讯作者：
Mara, Nathan A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Zezhou;Cheng, Justin Y.;Poplawsky, Jonathan D.;Xu, Shuozhi;Baldwin, Jon K.;Beyerlein, Irene J.;Mara, Nathan A.
含有尖锐的二维(2D)界面的Cu/Nb纳米复合材料具有优异的强度，但变形能力有限。相反，具有三维(3D)两相界面的铜/Nb在所有空间维度上都表现出晶体、拓扑和化学变化，通过同时提高材料强度和变形能力克服了这一限制。虽然已经进行了3D界面的结构表征以了解它们的力学行为，但缺乏对此类界面的三维化学表征。在这项工作中，我们使用原子探针层析成像(APT)来量化铜/Nb纳米复合材料中3D界面的局域化学。我们的分析证明了3D界面中所有空间维度上的化学不均一性，建立了这种特征的长度尺度，并量化了3D界面的形态。在物理气相沉积(PVD)过程中，通过表面扩散形成了三维界面异质性，表明沉积参数可以用来控制界面结构，并为探索界面主导的纳米复合材料的工艺-结构-性能关系提供了独特的途径。
Cu/Nb nanocomposites containing sharp, two-dimensional (2D) interfaces have outstanding strength but limited deformability. In contrast, Cu/Nb with three dimensional (3D) biphase interfaces exhibiting crystallographic, topological, and chemical variations in all spatial dimensions overcomes this limitation by simultaneously enhancing material strength and deformability. While structural characterization of 3D interfaces has been performed to understand their mechanical behavior, three dimensional chemical characterization of such interfaces is lacking. In this work we quantify the local chemistry of 3D interfaces in Cu/Nb nanocomposites using atom probe tomography (APT). Our analysis demonstrates chemical heterogeneities along all spatial dimensions in 3D interfaces, establishes the length scale of such features, and quantifies the morphology of 3D interfaces. 3D interface heterogeneities form by surface diffusion during physical vapor deposition (PVD), suggesting that deposition parameters can be used to control interface structure and provide unique ways to explore processing-structure-property relationships in interface-dominated nanocomposites.
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