Tailoring nanostructured Cu/Cr multilayer films with enhanced hardness and tunable modulus
Tailoring nanostructured Cu/Cr multilayer films with enhanced hardness and tunable modulus
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定制具有增强硬度和可调模量的纳米结构铜/铬多层薄膜
DOI：
10.1016/j.msea.2012.02.061
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发表时间：
2012-05
期刊：
影响因子：
6.4
通讯作者：
Sun, J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, J. Y.;Niu, J. J.;Zhang, X.;Zhang, P.;Liu, G.;Zhang, G. J.;Sun, J.
在具有 5 nm 至 250 nm 宽调制周期 (λ) 范围的纳米结构 Cu/Cr 多层薄膜中系统地研究了长度尺度相关的硬度 (H) 和压痕模量 (E)。随着 λ 减小至~50nm，H 逐渐增加，此后显示出与 λ 无关的效应。受限位错滑移和界面势垒强度的理论分析定量评估了 H 的变化。然而，压痕模量 E 随 λ 呈现非单调演化，并在 ∼50 nm 的相同临界 λ 处达到最大值。 E 的这种异常变化与界面非晶层的形成有关，并且可以通过压缩组成层的面外晶面间距引起的增强效应与与非晶混合层中的自由体积相关的减少效应之间的竞争来合理地解释。这一结果为通过定制界面结构和/或引入非晶层来设计具有高强度和低模量的延性纳米层压材料提供了巨大的好处。
Length-scale dependent hardness (H) and indentation modulus (E) are systematically investigated in nanostructured Cu/Cr multilayer films with a wide modulation period (λ) range from 5nm to 250nm. H is gradually increased with reducing λ down to ∼50nm, whereafter a λ-independent effect is shown. The theoretical analysis of confined dislocation gliding and interface barrier strength quantitatively assess the variation of H. The indentation modulus E, however, exhibits a non-monotonic evolution with λ and attains a maximum at the same critical λ of ∼50nm. This unusual variation in E is related to the formation of interfacial amorphous layers, and can be reasonably explained in terms of a competition between the enhancement effect induced by compressed out-of-plane interplanar spacing of the constituent layers and the reduction effect associated with free volume in the amorphous intermixing layer. This result offers great benefits in engineering ductile nanolaminates with high strength and low modulus by tailoring interfacial structure and/or introducing amorphous layers.
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纳米结构铜/铬多层薄膜具有最大的延展性和断裂韧性
影响因子：
6
作者：
Zhang, J. Y.;Liu, G.;Zhang, X.;Zhang, G. J.;Sun, J.;Ma, E.
通讯作者：
Ma, E.
影响因子：
3.7
作者：
G. Abadias;C. Jaouen;F. Martin;J. Pacaud;P. Djemia;F. Ganot
通讯作者：
G. Abadias;C. Jaouen;F. Martin;J. Pacaud;P. Djemia;F. Ganot
影响因子：
4
作者：
Kee-Won Kwon;Hoo-Jeong Lee;R. Sinclair
通讯作者：
Kee-Won Kwon;Hoo-Jeong Lee;R. Sinclair
影响因子：
2.7
作者：
C. Michaelsen;C. Gente;R. Bormann
通讯作者：
C. Michaelsen;C. Gente;R. Bormann
DOI：
10.4028/www.scientific.net/kem.81-83.3
发表时间：
1993-01
期刊：
Key Engineering Materials
影响因子：
--
作者：
A. van den Beukel
通讯作者：
A. van den Beukel