On the behaviour of Kirkendall markers in solid-state interdiffusion

• Autorzy: Paul A. , Van Dal M. J. H. , Kodentsov A. A. , Van Loo F. J. J.

Warianty tytułu

PL

O zachowaniu się markerów w procesie dyfuzji wzajemnej w ciele stałym

• Konferencja: Summer School on Mass and Charge Transport in Materials (13-17 July 2004; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The migration of inert markers as a result of unequal mobilities of the components during solid-state interdiffusion in a binary system can be rationalized using a Kirkendall velocity construction. It is demonstrated that in a diffusion-controlled interaction the Kirkendall plane, identified by inert particles (markers) placed at the original contact surface of a reaction couple, need not be unique. Multiple planes can develop, but, on the other hand, markers at the original interface sometimes can get dispersed into a diffuse zone on both sides of the contact surface and no unique location of the Kirkendall planes can be defined. It is also shown that the location of the Kirkendall plane(s) inside the diffusion zone can be identified by grain morphology changes within the microstructure of the reaction products. A physico-chemical approach is developed which elucidates the role of the Kirkendall effect in the morphogenesis of interdiffusion systems. The occurrence of one or more Kirkendall planes, characterized by morphology changes in the reaction layers, turns out to be related to different nucleation sites of the product grains.

PL

opis ruchu markerów w procesie dyfuzji wzajemnej w ciele stałym, będący wynikiem różnych ruchliwości poszczególnych składników, można zracjonalizować używając graficznej konstrukcji prędkości Kirkendalla. Zostanie pokazane, że położenie plaszczyzny Kirkendalla, identyfikowanej przez obojetne cząstki umieszczone w miejscu poczatkowej płaszczyzny kontaktu w parze dyfuzyjnej, nie musi być jednoznaczne. oprócz tego, ze możliwych jest kilka płaszczyzn Kirkendalla, to z drugiej strony, markery polożone w chwili poczatkowej w miejscu poczatkowej płaszczyzny kontaktu mogą ulegać rozproszeniu po jej obu stronach i w tej sytuacji nie moąna jednoznacznie zdefiniować jej polożenia. Zostanie także pokazane, że położenie płaszczyzny Kirkendalla w strefie dyfuzji wzajemnej mozna okreslić na podstawie zmian morfologii ziaren i mikrostruktury produktu reakcji. Przedstawiono próbę wyjasnienia wpływu efektu Kirkendalla na morfogenezę dyfuzji wzajemnej. pokazano, że wystepowanie jednej lub kilku płaszczyzn Kirkendalla zwiazane ze zmianą morfologii w warstwach reakcji może wynikać z różnych miejsc zarodkowania ziaren produkcji reakcji.

Słowa kluczowe

EN

diffusion; Kirkendall effect; intermetallics; microstructure

PL

dyfuzja wzajemna; efekt Kirkendalla; związki międzymetaliczne; mikrostruktura

• 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: 259--276
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Paul A.

• Lab. of Solid State/Mat. Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, Netherlands

autor

Van Dal M. J. H.

• Lab. of Solid State/Mat. Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, Netherlands

autor

Kodentsov A. A.

• Lab. of Solid State/Mat. Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, Netherlands

autor

Van Loo F. J. J.

• Lab. of Solid State/Mat. Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, Netherlands

Bibliografia

• [1] A. Smigelskas, E. Kirkendall, Trans. AIME 171, 130-141 (1947).
• [2] L. Darken, Trans. AIME 175. 184-201 (1948).
• [3] J.-F. Cornet, D. Calais. J. Phys. Chem. Solids 33, 1675-1684 (1972).
• [4] M. van Dal, A. Kodentsov, F. van Loo, Intermetallics 9, 451-456 (2001).
• [5] M. van Dal, A. Gusak, C. Cserhati, A. Kodentsov, F. van Loo, Phys. Rev. Lett. 86. 15, 3352-3355 (2001).
• [6] M. van Dal, A. Gusak, C. Cserhati, A Kodentsov, F. van Loo, Phil. Mag A. 82. 5. 943-954 (2002).
• [7] C. Matano, Japan J. Physics 8, 109-113 (1933).
• [8] F. Sauer, V. Freise, Z. Elektrochem. 66, 353-363 (1962).
• [9] M. van Dal. M. Pleumeckers, A. Kodentsov, F. van Loo. Acta mater 48. 385-396 (2000).
• [10] Y. Chang, I. Gyuk, J. Franks, Acta Met 19. 939-953 (1971).
• [11] C. Kao, Y. Chang. Intermetallics 1, 237-250 (1993).
• [12] A. Paul, A. Kodentsov, F. van Loo, Acta mater. Accepted for publication.
• [13] C. Wagner, Acta Met. 17, 99-107 (1969).
• [14] M. van Dal, D. Huibers, A. Kodentsov, F. van Loo, Intermetallics 9. 409-421 (2001).
• [15] P. Villars, L. Calvert, Pearson's Handbook of Cryslallographic Data for Intermetallic Phases, American Society for Metals. Ohio (1985).
• [16] K. Przybylski, W. Smeltzer, J. Electrochem. Soc. 128, 897-902 (1981).
• [17] J. van Beek, S. Stolk, F. van Loo, Z. Metallkd. 73, 439-444 (1982).
• [18] A. Paul, M. van Dal, A. Kodentsov, F. van Loo, Acta mater. 52, 623 (2004).
• [19] Th. B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams, American Society for Metals (1986).
• [20] A. Kodentsov, A. Paul, F. van Loo, Z. Metallkd. 95, 258 (2004).