Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Computer simulation of the diffusive segregation of impurities on the grain boundaries of metallic polycrystals

Ozgowicz W., Kosek E.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2004

|

T. 25, nr 2

93-112

EN

An alternative description and assessment of the mechanisms of grain boundary segregation of alloying components, tramp elements and most frequent impurities in metallic polycrystals by means of phenomenological diffusion equations is computer modelling of this segregation on the atomic scale by simulating diffusive atom jumps in a two-dimensional structure (2D). The paper presents an outline of a model of atom diffusion as well as the algorithm and newly developed computer program DYFUZJA (Diffusion) and the test results of the rough version of this program on model alloys Fe-0.75at.%B and Cu-0.75at.%Bi. The results of such a simulation indicate that both boron and bismuth segregations at the grain boundaries of the investigated alloys and the clusters of the vacancy-boron or bismuth atoms are generated.

PL

Alternatywą dla opisu i oceny efektów mechanizmów segregacji międzykrystalicznej atomów składników stopowych, domieszek i zanieczyszczeń w polikryształach metalicznych; za pomocą fenomenologicznych równań dyfuzji, jest modelowanie komputerowe tych segregacji w skali atomowej metodą symulacji elementarnych przeskoków atomów w strukturze dwuwymiarowej (2D). W artykule przedstawiono zarys modelu dyfuzji atomowej, algorytmu i nowo-opracowanego programu komputerowego DYFUZJA (Diffusion) oraz wyniki otrzymane z testowania roboczej wersji tego programu na stopach modelowych Fe-0,75%at.B i Cu-0,75%at.Bi. Wyniki symulacji wskazują, że w badanych stopach generowane są zarówno segregacje atomów B i Bi na granicy ziarna, jak również skupiska typu wakans-atom boru lub bizmutu.

2

Strukturalne podstawy inżynierii granic międzykrystalicznych

Świątnicki W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

z. 16

3--127

PL

Praca dotyczy strukturalnych podstaw kształtowania właściwości materiałów metodami inżynierii granic międzykrystalicznych (IGM). Podstawowym celem pracy było wykazanie, że oddziałując na strukturę krystalograficzną oraz na defekty granic międzykrystalicznych, można sterować właściwościami granic, a w konsekwencji kształtować makroskopowe właściwości materiałów. Dokonano krytycznego przeglądu strukturalnych kryteriów granic o niskiej energii i specjalnych właściwościach, które mogą być wykorzystane do opracowania metod IGM. W pracy pokazano, że za pomocą określonych kryteriów strukturalnych można kształtować zarówno właściwości granic ziaren, jak i granic międzyfazowych. Możliwość projektowania właściwości granic międzyfazowych w oparciu o kryteria strukturalne stwarza nowe perspektywy rozwoju IGM w stosunku do materiałów dwu- i wielofazowych. Stwierdzono jednocześnie, że bardzo silny wpływ na właściwości granic mają ich defekty. Dla ułatwienia projektowania struktury i właściwości granic wprowadzono nowe pojęcie mikrostruktury granic, które obejmuje zbiór wszelkiego rodzaju defektów granic międzykrystalicznych. Wykazano, że sterując strukturą granic lub ich mikrostrukturą można zmienić rozkład właściwości całej populacji granic występujących w materiale. Metody IGM mogą zatem opierać się zarówno na modyfikacji struktury granic, jak i ich mikrostruktury, które to czynniki są wzajemnie zależne. Stwierdzono, że czynniki te determinują rodzaj i kinetykę procesów zachodzących na granicach pod wpływem bodźców zewnętrznych. Sumaryczny efekt procesów mikrostrukturalnych zachodzących na granicach i procesów zachodzących w ziarnach oraz oddziaływanie defektów sieciowych z granicami, determinują makroskopową reakcję materiału na przyłożone bodźce. Badania prowadzono na różnego typu materiałach: bikryształach niklu, fazie międzymetalicznej Ni3AI, materiałach ceramicznych (A1203 i YBa2Cu307.) oraz dwufazowej stali austenityczno-ferrytycznej. Jednym z osiągnięć jest opracowanie oryginalnej technologii, która pozwala sterować rozkładem struktur i właściwości granic między fazowych w stali austenityczno-ferrytycznej. Stwierdzono, że zmiana tego rozkładu prowadzi do znaczącej zmiany właściwości mechanicznych tej stali. Wykazano, że metody IGM mogą być stosowane również do kształtowania właściwości fizycznych materiałów. Potwierdza to, że inżynieria granic międzykrystalicznych może być wykorzystana do optymalizacji właściwości, zarówno materiałów konstrukcyjnych, jak i funkcjonalych. Uzyskane wyniki pozwoliły również na sformułowanie dalszych kierunków rozwoju granic międzykrystalicznych.

EN

This study is concerned with the structural foundations of interface engineering (lE). The primary aim of the study was to show that, by controlling the crystallographic structure and the interfacial defects, we can control the interface properties and thereby modify the macroscopic properties of the materials. A critical review is presented of the structural criteria that define the interfaces of low energy and special properties. These criteria can be utilized in designing the IE methods. It has been shown that, based on certain structural criteria, we can modify the properties of grain boundaries and also of the interphase boundaries. The modification of the properties of interphase boundaries is very important since it offers new possibilities of developing the JE methods that will be suitable for handling two- and multi-phase materials. It has also been found that the properties of the boundaries are strongly affected by the interfacial defects. On this basis, a new concept of the interfacial microstructure has been introduced, which comprises a set of all the types of interfacial defects. It has been shown that by controlling the interface structure or microstructure we can modify the distribution function of the properties of the whole population of interfaces. The JE methods might thus consist of the modification of the interface structure or microstructure, which, as a matter of fact, are mutually dependent. It has appeared that both the structure and the microstructure of the interfaces determine the kind and kinetics of the processes that proceed at the interfaces as a result of external solicitations acting upon them. The resultant effect of these processes and of those proceeding within the grains together with the interactions between the lattice defects and the interfaces determine the macroscopic reaction of the material to the solicitations applied to it. The investigations were carried out on the materials of various types: nickeI bicrystals, Ni3AI intermetallic compound, Alz03 and YBaZCu307-x ceramics, and two-phase austenitic-ferritic steel. One of the achievements of the study is the development of an original technology that permits controlling the distribution function of the interphase boundary structures and their properties in austenitic-ferritic steel. It has been found that a change of this function leads to a substantial modification of the mechanical properties of this steel. The JE methods appeared to be suitable also for modifying the physical properties of materials. This confirms the thesis that interface engineering can be utilized for the optimization of the properties of structural as well as functional materials. In addition, the results obtained permitted us to lay out the lines of further development of interface engineering.

3

Electron microscopy studies of the eutectoid reaction in ZrO2-MgO ceramics.

Czeppe T., Zięba P., Pawłowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

267-269

EN

The early stages of the eutectoid decomposition of the partially stabilized ZrO2, containing 8.0 and 11.0 mol.% MgO were investigated using analytical electron microscopy. The initiation of the reaction was preceeded by the movement of the original grain boundaries. Then the formation of cellular microstructure of the MgO rods in monoclinic ZrO2 phase occurs. However, the crystallographic orientation of the monoclinic phase is the same as that of grain from which the growth originally started. Sharp decrease of the MgO content across the reaction front suggests that the interface diffusion is the main controlling factor of the eutectoid decomposition.

PL

Analityczna mikroskopia elektronowa została wykorzystana do badań wczesnego stadium przemiany eutektoidalnej w częściowo stabilizowanym ZrO2 zawierającym 8 i 11 mol.% MgO. Stwierdzono, że rozpoczęcie przemiany poprzedzone jest migracją pierwotnych granic ziaren. Następnie na migrującej granicy tworzy się komórkowa struktura złożona z MgO o kształcie prętów, oraz roztworu stałego stanowiącego ZrO2 o symetrii monoklinicznej, czyli takiej samej jak orientacja ziarna, z którego wzrost komórkowy się rozpoczął. Gwałtowna zmiana zawartości MgO na froncie reakcji wskazuje, że czynnikiem kontrolującym wzrost eutektoidalny jest dyfuzja na migrującej granicy ziarna.