Grain boundary phase transitions. Influence on diffusion, plasticity and charge transfer

Straumal, B. B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Grain boundary phase transitions. Influence on diffusion, plasticity and charge transfer

Autorzy

Straumal B. B.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Przejścia fazowe na granicach ziaren i ich wpływ na dyfuzję, plastyczność oraz tranfer ładunku

Konferencja

Summer School on Mass and Charge Transport in Materials (13-17 July 2004; Kraków, Poland)

Języki publikacji

Abstrakty

Increased diffusion permeability of polycrystals (especially that of nanograined ones) in many cases can be attributed to the grain boundary (GB) phase transitions. They influence also liquid-phase and activated sintering, soldering, processing of semi-solid materials. The GB wetting phase transition can occur in the two-phase area of the bulk phase diagram where the liquid (L) and solid (S) phases are in equlibrium. The GB wetting tieline appears in the L+S area. Above the temperature of the GB wetting phase transition a GB cannot exist in equlibrium contact with the liquid phase. The liquid phase has to substitute the GB and to separate both grains. The GB wetting tie-line can continue in the one-phase area of the bulk phase diagram as a GB solidus line. This line represents the GB premelting or prewetting phase transitions. The GB properties change drastically when GB solidus line is crossed by a change in the temperature or concentration. In case if two solid phases are in equilibrium, the GB "solid state wetting" (or covering) can occur. In this case the layer of the solid phase 2 has to substitute GBs in the solid phase 1. Such covering GB phase transition occurs if the energy of two interphase boundaries between phase 1 and 2 is lower than the GB energy in the phase 1.

Lepsza dyfuzyjność polikryształów często związana jest z tzw. przejściami fazowymi granic ziaren. Przejścia fazowe na granicach ziaren wywierają również istotny wpływ na spiekanie z udziałem fazy ciekłej, spajanie materiałów oraz inneprocesy w stanie pół-stałym. Przykładowo zjawisko zwilżania granic ziaren zachodzi w obszarze dwufazowym na wykresie fazowym, gdzie faza ciekła (L) i stała (S) są w stanie równowagi. Konsekwencją jest istnienie dodatkowych linii zwilżania w obszarze L+S, które okreslają temperaturę przejścia fazowego zwanego zwilżaniem granic ziaren. Powyżej tej temperatury granica ziarna nie jest w stanie równowagi z fazą ciekłą i przechodzi w stan ciekły, pomimo, że ziarna, które rozdziela są w stanie stałym. Linie zwilżania granic ziaren mogą wystepować także w obszarze jednofazowym wykresu fazowego. Wtedy charakteryzują temperatury innych przejść fazowych granic ziaren definiowanych jako nadtopienie oraz przedzwilżanie. Właściwości granic ziaren ulegają znacznym zmianom w sytuacji, gdy linia solidus dla granicy ziarna krzyżuje się ze zmianą temperatury lub stężenia. Gdy dwie fazy są w stanie równowagi, obserwuje się tzw. zwilżanie w stanie stałym. Wtedy warstwa fazy stałej zastępuje granice ziaren w fazie stałej 1.

Słowa kluczowe

grain boundary phase transitions

przejścia fazowe granic ziaren

Wydawca

Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences
Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences

Czasopismo

Archives of Metallurgy and Materials

Rocznik

2004

Tom

Vol. 49, iss. 2

Strony

323--337

Opis fizyczny

Bibliogr. 71 poz. , rys.

Twórcy

autor

Straumal B. B.

Institute of Solid State Physics, Chernogolovka, Moscow Distr. 142432 Russia

Bibliografia

[1] T. G. Langdon, T. Watanabe, J. Wadsworth, M. J. Mayo, S. R. Nutt, M. E. Kassner, Mater. Sci. Eng. A 166, 237-242 (1993).
[2] B. B. Straumal, W. Gust, Mater. Sci. Forum. 207-209, 59-68 (1996).
[3] B. Straumal, D. Molodov, W. Gust, J. Phase Equilibria. 15, 386-391 (1994).
[4] B. Straumal, T. Muschik, W. Gust, . B. Predel, Acta metall. mater. 40, 939-945 (1992).
[5] L. S. Chang, E. Rabkin, B. B. Straumal, S. Hofmann, B. Baretzky, W. Gust, Defect Diff. Forum. 156. 135-146 (1998).
[6] B. Straumal, V. Semenov, V. Glebovsky, W. Gust, Defect Diff. Forum. 143-147, 1517-1522 (1997).
[7] B. B. Straumal, W. Gust, T. Watanabe, Mater. Sci. Forum, 294-296, 411-414 (1999).
[8] F. Ernst, M. W. Finnis, A. Koch, C. Schmidt, B. Straumal, W. Gust, Z. Metallk. 87, 911-922 (1996).
[9] B. B. Straumal, L. S. Shvindlerman, Acta metall. 33. 1735-1749 (1985).
[10] E. L. Maksimova, L. S. Shvindlerman, B. B. Straumal, Acta metall. 36. 1573-1583 (1988).
[11] J. W. Cahn, J. Chem. Phys. 66, 3667-3679 (1977).
[12] S. Dietrich, Wetting transitions in interfaces. In C. Domband J. H. Lebowitz (eds.). Phase Transitions and Critical Phenomena. 12. 2-218. Academic Press. London (1988).
[13] D. Jasnov, Rep. Prog. Phys. 47. 1059-1070 (1984).
[14] G. de Gennes, Rev. Mod. Phys. 57, 827-863 (1985).
[15] H. Kellay, D. Bonn, J. Meunier, Phys. Rev. Lett. 71, 2607-2610 (1993).
[16] J. W. Schmidt, M. R. Moldover, J. Chem. Phys. 79, 379-387 (1983).
[17] N. Eustathopoulos, L. Coudurier, J. C. Joud, P. Desre, J. Crystal Growth 33, 105-115 (1976).
[18] B. Straumal, W. Gust, D. Molodov, Interface Sci. 3. 127-132 (1995).
[19] B. Straumal, D. Molodov, W. Gust, Mater. Sci. Forum 207-209. 437-440 (1996).
[20] B. Straumal, S. Risser, V. Sursaeva, B. Chenal. W. Gust. J. Physique IV 5-C7. 233-241 (1995).
[21] D. A. Molodov, U. Czubayko, G. Gottstein, L. S. Shvindlerman. B. B. Straumal, W. Gust. Phil. Mag. Lett. 72, 361-368 (1995).
[22] L.-S. Chang, B. B. Straumal, E. Rabkin, W. Gust, F. Sommer. J. Phase Equilibria 18. 128-135 (1997).
[23] L.-S. Chang, E. Rabkin, B. Straumal, P. Lejcek, S. Hofmann, W. Gust, Scripta mater. 37. 729-735 (1997).
[24] E. I. Rabkin, V. N. Semenov, L. S. Shvindlerman, B. B. Straumal, Acta metall. mater. 39, 627-639 (1991).
[25] O. I. Noskovich, E. I. Rabkin, V. N. Semenov, L. S. Shvindlerman, B. B. Straumal, Acta metal, mater. 39. 3091-3098 (1991).
[26] B. B. Straumal, O. I. Noskovich, V. N. Semenov, L. S. Shvindlerman, W. Gust, B. Predel, Acta metall. mater. 40, 795-801 (1992).
[27] B. Straumal, E. Rabkin, W. Lojkowski, W. Gust, L. S. Shvindlerman, Acta mater. 45, 1931-1940(1997).
[28] E. Rabkin, D. Weygand, B. Straumal, V. Semenov, W. Gust, Y. Brechet, Phil. Mag. Lett. 73. 187-193 (1996).
[29] V. G. Glebovsky, B. B. Straumal, V. N. Semenov, V. G. Sursaeva, W. Gust, High Temp. Mater. Proc. 13, 67-73 (1994).
[30] M. C. Flemings, Metall. Trans. A 22, 957-981 (1991).
[31] P. Kumar. C. L. Martin, S. Brown, Metall. Trans. A 24. 1107-1116 (1993).
[32] C. P.Chen, C.-Y. A. Tsao, Acta mater. 45, 1955-1968 (1997).
[33] M. C. Roth. G. C. Wcatherly, W. A. Miller, Acta metall. 28, 841-853 (1980).
[34] B. L. Vaandrager, C. M. Pharr, Acta metall. 37, 1057-1066 (1989).
[35] B. Baudelet, M. C. Dang, F. Bordeaux, Scripta Metall. Mater. 32, 707-712 (1995).
[36] H. Iwasaki, T. Mori, M. Mabuchi, K. Higashi, Acta mater. 46, 6351-6360 (1998).
[37] G. M. Pharr, P. S. Godavarti, B. L. Vaandrager, J. Mater. Sci. 24. 784-792 (1989).
[38] J. W. Cahn, J. Phys. Colloq. 43-C6, 199-213 (1982).
[39] L.-S. Chang, E. Rabkin, B. B. Straumal, B. Baretzky, W. Gust, Acta mater. 47. 4041-4046 (1999).
[40] B. Straumal, N. E. Sluchanko, W. Gust, Def. Diff. Forum 188-190. 185-194 (2001).
[41] J. Scholhammer, B. Baretzky, W. Gust, E. Mittemeijer, B. Straumal, Interf. Sci. 9, 43-53 (2001).
[42] K. Higashi, S. Tanimura, T. Ito, MRS Proc. 196, 385-390 (1990).
[43] T. Imai, M. Mabuchi, Y. Tozawa, M. Yamada, J. Mater. Sci. Lett. 2, 255-257 (1990).
[44] M. Mabuchi T. Imai, J. Mater. Sci. Lett. 9, 761 -762 (1990).
[45] T. G. Nieh, C. A. Henshall, J. Wadsworth, Scripta Metall. 18. 1405-1408 (1984).
[46] M. Mabuchi, K. Higashi, Y. Okada, S. Tanimura, T. Imai, K. Kubo, Scripta Metall. 25, 2003-2008 (1991).
[47] T. G. Nieh, P. S. Gilman, J. Wadsworth, Scripta Metall. 19, 1375-1378 (1985).
[48] T. R. Bieler, T. G. Nieh, J. Wadsworth, A. K. Mukherjee, Scripta Metall. 22, 81-86 (1988).
[49] K. Higashi, Y. Okada, T. Mukai, S. Tanimura, Scripta Metall. 25. 2053-2057 (1991).
[50] Y. Takayama, T. Tozawa, H. Kato, Acta mater. 47. 1263-1270(1999).
[51] K. Higashi, T. G. Nieh, M. Mabuchi, J. Wadsworth, Scripta metall. mater. 32. 1079-1084 (1995).
[52] I. Apykhtina, B. Bokstein, A. Khusnutdinova, A. Peteline, S. Rakov, Def. Diff. Forum, 194-199, 1331-1336 (2001).
[53] T. Imai, M. Mabuchi, Y. Tozawa, Y. Murase, J. Kusul, in R. B. Bhagat. et al. (eds), Metal&Ceramic Matrix Composites: Processing, Modeling & Mechanical Behavior 235-239, TMS-AIME, Warrendale, Pensylvania (1990).
[54] M. Mabuchi, K. Higashi, T. Imai. K. Kubo, Scripta Metall. 25. 1675-1680 (1991).
[55] N. Furushiro, S. Hori, Y. Miyake, in S. Hori et al., (eds.) Proc. Int. Conf. Superplast. Adv. Mats (ICSAM-91) 557-562, Jap. Soc. Res. Superplast., Tokyo (1991).
[56] M. Mabuchi, K. Higashi, T. Langdon, Acta metall. mater. 42. 1739-1745 (1994).
[57] M. Mabuchi, K. Higashi, S. Wada, S. Tanimura, Scripta Metall. 26. 1269-1274 (1992).
[58] T. G. Nieh, J. Wadsworth, Scripta Metall. 28, 1119-1124 (1993).
[59] M. Mabuchi, K. Higashi, K. Inoue, S. Tanimura, Scripta Metall. 26, 1839-1844 (1992).
[60] J. Koike, M. Mabuchi, K. Higashi, Acta metall. mater. 43, 199-206 (1995).
[61] M. Mabuchi, K. Higashi, Y. Okada, S. Tanimura, T. Imai, K. Kubo, Scripta Metall. 25. 2517-2522 (1991).
[62] T. Hikosaka, T. Ima , T. G. Nieh, J. Wadsworth, Scripta Metall. 31, 118-11186 (1994).
[63] R. B. Grishaber, R. S. Mishra, A. K. Mukherjee, Mat. Sci. & Eng. A 220, 78-84 (1996).
[64] T. G. Nieh, D. R. Lesuer, C. K. Syn, Scripta Metall. Mater. 32, 707-712 (1995).
[65] M. J. Iribarren, O. E. Agiiero, F. Dyment, Def. Diff. Forum. 194-199. 1211-1216 (2001).
[66] Ya. E. Geguzin, Physics of Sintering, 2nd edition. Nauka, Moscow (1984) (in Russian).
[67] V. N. Eremenko, Yu. V. Naidich, I. A. Lavrinenko, Sintering in the Presence of Liquid Phase, Naukova dumka, Kiev (1968) (in Russian).
[68] V. V. Panichkina, M. M. Sirotjuk, V. V. Skorokhod, Poroshk. Metall. 6, 21-24 (1982) (in Russian).
[69] V. V. Skorokhod, V. V. Panichkina, N. K. Prokushev, Poroshk. Metall. 8, 14-19 (1986) (in Russian).
[70] V. V. Skorokhod, Yu. M. Solonin, N. I. Filippov, A. N. Poshin, Poroshk. Metall. 9.9-14(1983) (in Russian).
[71] W. J. Huppmann, H. Riegger, Acta metall. 23, 965-971 (1975).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSW3-0010-0021