Mechanical behavior of bulk ultrafine-grained and nanocrystalline Zn

Reviews on Advanced Materials Science

Volumn 6, Issue 2, 2004, Pages 53-93

  Zhang, X ^a   Wang, H ^a   Koch, C C ^b  

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b North Carolina State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BALL MILLING; CRYSTAL MICROSTRUCTURE; DEFORMATION; DISLOCATIONS (CRYSTALS); GRAIN BOUNDARIES; GRAIN SIZE AND SHAPE; MECHANICAL PROPERTIES; METALLOGRAPHIC MICROSTRUCTURE; RECRYSTALLIZATION (METALLURGY); STRAIN HARDENING; STRAIN RATE; ZINC;

CRYOMILLING; NANOCRYSTALLINE ZINC; ULTRAFINE GRAINED ZINC;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

EID: 5044236770     PISSN: 16065131     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: None     Document Type: Article

References (144)

1. R. Birringer, H. Gleiter, H. P. Klein and P. Marquardt // Phys. Lett. A. 102 (1984) 365.
2. A. Inoue // Mater. Sci. Eng. A179/A180 (1994) 57.
3. R. O. Hughes, S. D. Smith, C. S. Pande, H. R. Johnson and R. W. Armstrong // Scripta Metall. 20 (1986) 93.
4. K. Lu, W. D. Wei and J. T. Wang // Scripta. Metal. Mater. 24 (1995) 2319.
5. B. H. Kear and P.R. Strutt // Nano-Structured Mater. 6 (1995) 227.
6. Z. G. Li and D. J. Smith // Appl. Phys. Lett. 55 (1989) 919.
7. J. Narayan, N. Biunno, R. Singh, O. W. Holland and O. Auciello // Appl. Phys. Lett. 51 (1987) 1845.
8. C. C. Koch // Nano-Structured Mater. 2 (1993) 109.
9. R. Z. Valiev, A. V. Korznikov and R. R. Mulyukov // Mater. Sci. Eng. A168 (1993) 141.
10. R. Z. Valiev, N. A. Krasilnikov and N. K. Tsenev // Mater. Sci. Eng. A137 (1991) 35.
11. Y. Wang, M. Chen, F. Zhou and E. Ma // Nature 419 (2002) 912.
12. L. Lu, M. L. Sui and K. Lu // Science 287 (2000) 1463.
13. Kh. Saber, C. C. Koch and P.S. Fedkiw // Mater. Sci. Eng. A341 (2003) 174.
14. A. A. Karimpoor, U. Erb, K. T. Aust and G. Palumbo // Scripta Mater. 49 (2003) 651.
15. A. Misra, M. Verdier, Y. C. Lu, H. Kung, T. E. Mitchell, M. Nastasi and J. D. Embury // Scripta Mater. 39 (1998) 555.
16. H. J. Fecht // Nano-Struc. Mater 6 (1995) 33.
17. X. Zhang, H. Wang, J. Narayan and C. C. Koch // Acta mater. 49 (2001) 1319.
18. Y.M. Wang, M.W. Chen, H.W. Sheng and E. Ma // J. Mater. Res. 17 (2002) 3004.
19. F. Zhou, X.Z. Liao, Y.T. Zhu, S. Dallek and E.J. Lavernia // Acta mater. 51 (2003) 2777.
20. J. Eckert, J. C. Holzer, C. E. Krill III and W. L. Johnson // J. Mater. Res. 7 (1992) 1751.
21. C. C. Koch // Nano-Struct. Mater. 9 (1997) 13.
22. E. Hellstern, H. J. Fecht, C. Garland and W. L. Johnson // J. Appl. Phys. 65 (1989) 305.
23. E. Gaffet and M. Harmelin // J. Less. Comm. Met. 157 (1990) 201.
24. T. D. Shen, C. C. Koch, T. L. McCormick, R. J. Nemanich, J. Y. Huang and J .G. Huang // J. Mater. Res. 10 (1995) 139.
25. T. D. Shen, W. Q. Ge, K. Y. Wang, M. X. Quan, J. T. Wang, W. D. Wei and C. C. Koch // Nano-Struct. Mater. 7 (1996) 393.
26. D. Oleszak and P. H. Shingu // J. Appl. Phys. 79 (1996) 2975.
27. T. G. Nieh and J. Wadsworth // Scripta Met. et Mater. 25 (1991) 955.
28. K. Yamada and C. C. Koch // J. Mater. Res. 8 (1993) 1317.
29. C. Suryanarayana // Prog. Mater. Sci. 46 (2001) 1.
30. J. Eckert, J. C. Holzer and W. L. Johnson // Scripta Met. et Mater. 27 (1992) 1105.
31. J. Eckert, J. C. Holzer, C. E. Krill and W. L. Johnson // J. Mater. Res. 7 (1992) 1980.
32. A. I. Salimon, A. M. Korsunsky and A. N. Ivanov // Mater. Sci. Engg. A271 (1999) 196.
33. R. Mitra, T. Ungar, T. Morita, P. G. Sanders and J. R. Weertman, In Advanced Materials for the 21st Century: The 1999 Julia R Weertman Symposium, ed. by Y.-W. Chung, D. C. Dunand, P. K. Liaw and G. B. Olson (TMS Proceedings, Warrendale, PA, 1999) p. 553.
34. X. Zhang, H. Wang, R. O. Scattergood, J. Narayan, C. C. Koch, A. V. Sergueeva and A. K. Mukherjee // Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 823.
35. G. K. Williamson and W. H. Hall // Acta mater. 1 (1953) 22.
36. B. E. Warren and B. L. Averbach // J. Appl. Phys. 21 (1950) 595.
37. S. Enzo, M. Sampoli, G. Cocco, L. Schiffini and L. Battezzati // Phil. Mag. B 59 (1989) 169.
38. F. J. Humphreys and M. Hatherly, Recrystallization and Related Annealing Phenomena (Pergamon Press, 1996).
39. G. Masing and J. Raffelsieper // Z. Metallk. 41 (1950) 65.
40. F. J. Humphreys and J. W. Martin // Phil. Mag. 17 (1968) 365.
41. M. P. Anderson and R. F. Mehl // Trans. Metall. Soc. AIME 161 (1945) 140.
42. P. A. Beck and P. R. Sperry // J. Appl. Phys. 21 (1950) 150.
43. R. K. Ray, W. B. Hutchinson and B. J. Duggan // Acta Metall. 23 (1975) 831.
44. B. Bay and N. Hansen // Metall. Trans. A10 (1979) 279.
45. R. D. Doherty, D. A. Hughes, F. J. Humphreys, J. J. Jonas, D. Juul Jensen, M. E. Kassner, W. E. King, T. R. McNelley, H. J. McQueen and A. D. Rollett // Mater. Sci. Eng. A238 (1997) 219.
46. R. Sandström and R. Lagneborg // Scripta Metall. 9 (1975) 59.
47. W. Roberts and B. Ahlblom // Acta Metall. 26 (1978) 801.
48. M. D. Drury and F. J. Humphreys // Acta Metall. 34 (1986) 2259.
49. H. J. McQueen, O. Knustad, N. Ryum and J. K. Solberg // Scripta Metall. 19 (1985) 73.
50. H. J. McQueen, J. K. Solberg, N. Ryum and E. Nes // Phil. Mag. A60 (1989) 473.
51. S. E. Ion, F. J. Humphreys and S. White // Acta Metall. 30 (1982) 1909.
52. P. G. Sanders, J. A. Eastman and J. R. Weertman // Acta Mater. 45 (1997) 4019.
53. C. C. Koch, D. G. Morris, K. Lu and A. Inoue // MRS Bulletin 24 (1999) 54.
54. P. G. Sanders, J. R. Weertman and J. G. Barker // J. Mater. Res. 11 (1996) 3110.
55. R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev and I. V. Alexandrov // Prog. Mater. Sci. 45 (2000) 103.
56. F. Ebrahimi, Q. Zhai and D. Kong // Scripta Mater. 39 (1998) 315.
57. N. Wang, Z. Wang, K. T. Aust and U. Urb // Mater. Sci. Eng. A237 (1997) 150.
58. T. D. Shen and R. B. Schwarz // Appl. Phys. Lett. 75 (1999) 49.
59. T. D. Shen and R. B. Schwarz, submitted for publication.
60. G. He, J. Eckert, W. Loeser and L. Schultz // Nature Mater. 2 (2003) 33.
61. Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji and T. Sakai // Acta Mater. 47 (1999) 579.
62. M. Atzmon, J. D. Verhoeven, E. D. Gibson and W. L. Johnson // Appl. Phys. Lett. 45 (1984) 1052.
63. L. Battezzati, P. Pappalepore, F. Durbiano and I. Gallino // Acta Mater. 47 (1999) 1901.
64. A. Misra, H. Kung, D. Hammon, R. G. Hoagland and M. Nastasi // Inter. J. Damage Mech. 12 (2003) 365.
65. N. Mara, A. V. Sergueeva, A. K. Mukherjee, In Creep Deformation: Fundamentals and Applications, ed. by R. S. Mishra, J. C. Earthman and S. V. Raj, (TMS - Miner. Metals & Mater. Soc., 2002) p.371.
66. H. Van Swygenhoven, M. Spaczer, A. Caro and D. Farkas // Phys. Rev. B 60 (1999) 22.
67. J. Schiötz, T. Vegge, F. D. Di Tolla and K. W. Jacobsen // Phys. Rev. B60 (1999) 11971.
68. H. Van Swygenhoven and P. M. Derlet // Phys. Rev. B 64 (2001) 224105.
69. W. W. Milligan, S. A. Hackney, M. Ke and E. C. Aifantis // Nanostruct. Mater. 2 (1993) 267.
70. M. Ke, S. A. Hackney, W.W. Milligan and E. C. Aifantis // Nanostruct. Mater. 5 (1995) 689.
71. J. Chen, W. Wang, L.H. Qian and K. Lu // Scripta Mater. 49 (2003) 645.
72. D. Feichtinger, P. M. Derlet and H. Van Swygenhoven // Phys. Rev. B 67 (2003) 024113.
73. J. D. Embury and J. P. Hirth // Acta Met. 42 (1994) 2051.
74. W. D. Nix // Mater. Sci. Eng. A234-236 (1997) 37.
75. A. Misra, M. Verdier, H. Kung, J. D. Embury and J. P. Hirth // Scripta Mater. 41 (1999) 973.
76. A. Misra, J. P. Hirth and H. Kung // Phil. Mag. A 82 (2002) 2935.
77. Y. Wang, M. W. Chen and E. Ma // Appl. Phys. Lett. 80 (2002) 2395.
78. R. Schwaiger, B. Moser, M. Dao, N. Chollacoop and S. Suresh // Acta Mater. 51 (2003) 5159.
79. L. Lu, L. B. Wang, B. Z. Ding and K. Lu // J. Mater. Res. 15 (2000) 270.
80. D. Jia, Y. M. Wang, K. T. Ramesh, E. Ma, Y. T. Zhu and R. Z. Valiev // Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 611.
81. S. Hwang, C. Nishimura and P.G. McCormick // Scripta Mater. 44 (2001) 1507.
82. R. Z. Valiev // Mater Sci Eng. A234-236 (1997) 59.
83. A. V. Sergueeva, V. V. Stolyarov, R. Z. Valiev and A. K. Mukherjee // Scripta Mater. 45 (2001) 747.
84. T. G. Nieh, J. Wadsworth and O. D. Sherby, Superplasticity in metals and ceramics (Cambridge University Press, Cambridge, 1997).
85. K. S. Kumar, H. Van Swygenhoven and S. Suresh // Acta Mater. 51 (2003) 5743.
86. S. X. Mcfadden, R. S. Mishra, R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev and A. K. Mukherjee // Nature 398 (1999) 684.
87. M. Hatherly and A. S. Malin // Scripta Met. et Mater. 18 (1984) 449.
88. A. A. Ridha and W. B. Hutchinson // Acta Metall. 30 (1982) 1929.
89. A. S. Malin, M. Hatherly and V. Piegerova, In: Strength of Metals and Alloys (ICSMA 6). Proceedings of the 6th intenational conference, ed. by R.C. Gifkins, (Pergamon Press, 1982) Vol. 1, p. 523.
90. G. Gottstein and L. S. Shvindlerman, Grain Boundary Migration in Metals (CRC Press. 1999).
91. A. S. Nandekar and J. Narayan // Phil. Mag. A 61 (1990) 873.
92. rd Coll. Eur. Sur Textures (Pont-a-Mousson, 1973), p. 195.
93. X. Zhang, H. Wang, M. Kassem, J. Narayan and C. C. Koch // J. Mater. Res. 16 (2001) 3485.
94. J. P. Hirth and J. Lothe, Theory of Dislocations, 2nd Edition, (New York, Wiley, 1982).
95. J. Narayan and A. S. Nandedkar // Phil. Mag. B 63 (1991) 1181.
96. J. Schmidt // Thermochim. Acta 151 (1989) 333.
97. H. E. Kissinger // Analytic Chemistry 29 (1957) 1702.
98. E. S. Wadja // Acta Mater. 2 (1954) 184.
99. N. L. Peterson // J. Nucl. Mater. 69&70 (1979) 3.
100. M. Sluiter and Y. Kawazoe // Acta Mater. 47 (1999) 475.
101. X. Zhang, H. Wang, R.O. Scattergood, J. Narayan and C.C. Koch // Acta Mater. 50 (2002) 3995.
102. X. Zhang, Ph.D. Dissertation, North Carolina State University, 2001.
103. F. M. Huang, M. L. Hamilton and G. L. Wire // Nucl. Techn. 57 (1982) 234.
104. M. P. Manahan, A. S. Argon and O. K. Harling // J. Nucl. Mater. 103&104 (1981 ) 1545.
105. G. E. Lucas // Metall. Trans. 21A (1990) 1105.
106. D. E. Meyers, F. C. Chen, J. Zhang and A. J. Ardell // J. Test. Eval. 21 (1993) 263.
107. V. Y. Gertsman, M. Hoffmann, H. Gleiter and R. Birringer // Acta Metall. Mater. 42 (1994) 3539.
108. T. R. Malow and C. C. Koch // Acta Mater. 46 (1998) 6459.
109. X. Zhang, H. Wang, R.O. Scattergood, J. Narayan and C.C. Koch // Acta Mater. 50 (2002) 3527.
110. Metals Handbook, Desk Edition (ASM, Metals Park, OH, 1985).
111. H. Luthy, R. A. White and O. D. Sherby // Mater. Sci. Eng. 39 (1979) 211.
112. O. D. Sherby and J. Wadsworth // Prog. Mater. Sci. 33 (1989) 169.
113. X. Zhang, H. Wang, M. Kassem, J. Narayan and C. C. Koch // Scripta Mater. 46 (2002) 661.
114. J. Y. Huang, Y. K. Wu and H. Q. Ye // Mater. Sci. Eng. A199 (1995) 165.
115. nd Conference on Structural Applications of Mechanical Alloying (ASM International, Vancouver, British Columbia, Canada, 1993) p. 20.
116. Q. Xia, C.H. Hamilton, K. Recknagle, C.T. Crowe and G.S. Collins // Mater. Sci. Forum 170-172 (1994) 147.
117. J. Narayan // J. Nanoparticle Res. 2 (2000) 91.
118. M. P. Manahan, A. E. Browning, A. S. Argon and O. K. Harling, In: The Use of Small-Scale Specimens for Testing Irradiated Material, ed. by W. R. Corwin and G. E. Lucas (ASTM STP 888, Philadelphia, 1986) p.17.
119. th ed. (Mc Graw-Hill, New York, NY, 1989).
120. M. N. Giovan and G. J. Sines // Amer. Ceram. Soc. 62 (1979) 510.
121. M. Hoffmann and R. Birringer // Mater. Sci. Eng. A202 (1995) 18.
122. X. Zhang, H. Wang, R. O. Scattergood, J. Narayan and C. C. Koch // Mater. Sci. Eng. A344 (2003) 175.
123. X. Zhang, H. Wang, R. O. Scattergood, J. Narayan, A.V. Sergueeva, A.K. Mukherjee and C. C. Koch // Acta Mater. 50 (2002) 4823.
124. A. K. Mukherjee, J. E. Bird and J. E. Dorn // Trans. Am. Soc. Metals 62 (1969) 155.
125. F. Chmelik, Z. Trojanova, P. Lukac and Z. Prevorovsky // J. Mater. Sci. Lett. 12 (1993) 1166.
126. K. R. Rao, S. Ranganathan and D. H. Sastry // Bull. Mater. Sci. 8 (1986) 81.
127. J. Schiotz, F. D. Di Tolla and K. W. Jacobsen // Nature 391 (1998) 561.
128. R. Bohn, T. Haubold, R. Birringer and H. Gleiter // Scripta Metall. Mater. 25 (1991) 811.
129. X. K. Zhu, X. Zhang, H. Wang, A. V. Sergueeva, A. K. Mukherjee, R. O. Scattergood, J. Narayan and C. C. Koch // Scripta Mater. 49 (2003) 429
130. R. Z. Valiev, I. V. Alexandrov, Y. T. Zhu and T. C. Lowe // J. Mater. Res. 17 (2002) 5.
131. M. D. Merz and S. D. Dahlgren // J. Appl. Phys. 46 (1975) 3235.
132. F. Ebrahimi, G. R. Bourne, M. S. Kelly and T. E. Matthews // Nanostruc. Mater. 11 (1999) 343.
133. F. Dalla Torre, H. Van Swygenhoven and M. Victoria // Acta Mater. 50 (2002) 3957.
134. rd, Ed. (McGraw Hill, Boston, 1986).
135. E. W. Hart // Acta Metall. 15 (1967) 351.
136. H. S. Kim and Y. Estrin // Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 4115.
137. S. X. McFadden, A. P. Zhilyaev, R. S. Mishra and A. K. Mukherjee // Mater. Lett. 45 (2000) 345.
138. X. Zhang, A. Misra, H. Wang, T. D. Shen, M. Nastasi, T. E. Mitchell, J. P. Hirth, R. G. Hoagland and J. D. Embury // Acta Mater. 52 (2004) 995.
139. X. Zhang, A. Misra, H. Wang, M. Nastasi, J. D. Embury, T. E. Mitchell, R. G. Hoagland and J. P. Hirth // Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 1096.
140. M. Chen, E. Ma, K. J. Hemker, H. Sheng, Y. Wang and X. Cheng // Science 300 (2003) 1275.
141. X. Z. Liao, Y. H. Zhao, S. G. Srinivasan, Y. T. Zhu, R. Z. Valiev and D. V. Gunderov // Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 592.
142. K. S. Kumar, S. Suresh, M. F. Chisholm, J. A. Horton and P. Wang // Acta Mater. 51 (2003) 387.
143. E. Ma // Scripta Mater. 49 (2003) 663.
144. C. C. Koch // Scripta Mater. 49 (2003) 657.