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Order-disorder transformation in Ni4Mo under electron irradiation in a high-voltage electron microscope

1984; University of Toronto Press; Volume: 32; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(84)90103-2

1878-0768

S. Banerjee, K. Urban, M. Wilkens,

High Temperature Alloys and Creep

The order-disorder transition has been studied in Ni4Mo under electron irradiation at 50 K ⩽ T ⩽ 1050 K in a high-voltage electron microscope. Micrographs and diffraction patterns taken in situ yielded information on the steady-state structure of the alloy and the mechanisms operative during the transition between short-range order (SRO) and long-range order (LRO). At T < 200 K the alloy is found to disorder completely. At 200 K ⩽ T ⩽ 450 K it exhibits SRO only. At T > 450 K the final structure depends on the starting structure: in samples initially in the LRO state this state persists. In samples initially in the SRO state preservation of this state is observed up to 550 K. At 550 K < T ⩽ 720 K a mixed SRO-LRO state occurs and at T > 720 K a complete transition to LRO is attained. At 200 K ⩽ T < 450 K the transition between LRO and SRO occurs via the completely disordered state. This observation is consistent with the concentration wave description of the SRO structure and corroborates the concept of spinodal ordering. At T < 800 K the SRO-LRO transition occurs in a continuous fashion while at T > 800 K a nucleation and growth mechanism is operative. This behaviour is characteristic for the ordering transition of the first kind below and above the coherent instability temperature. Concerning the nature of atom transport the observations indicate that at 200 K ⩽ T < 450 K an interstitial mechanism provides sufficient atomic mobility to maintain SRO. However the maintenance of LRO requires a vacancy mechanism. Nous avons étudié la transition ordre-désordre dans Ni4Mo au cours de l'irradiation électronique à 50 K ⩽ T ⩽ 1050 K, dans un microscope électronique à haute tension. Des micrographies et des diagrammes de diffraction électronique obtenus in situ donnaient des informations sur la structure stationnaire de l'alliage et sur les mécanismes opérant au cours de la transition entre l'order à courte distance (OCD) et l'ordre à longue distance (OLD). Lorsque T < 200 K, l'alliage se désordonne complètement. Lorsque 200 K ⩽ T ⩽ 450 K, il présente seulement de l'OCD. Lorsque T > 450K, la structure finale dépend de la structure de départ: les échantillons présentant initialement de l'OLD restent dans cet état. Dans le cas d'échantillons présentant initialement de l'OCD, on observe cet état jusqu' à 550 K. Lorsque 550 K < T ⩽ 720 K, on observe un mélange d'OCD et d'OLD, et au-dessus de 720 K, on passe complitement à l'OLD. Lorsque 200 K ⩽ T < 450 K, la transition entre l'OLD et l'OCD se produit par l'intermédiaire d'un état complètement désordonné. Cette observation est cohérente avec la description de la structure OCD par des ondes de concentration et elle confirme l'idée de la mise en ordre spinodale. Lorsque T < 800 K, la transition OCD-OLD se produit continûment alors que lorsque T > 800 K, un mécanisme de germination et croissance opère. Ce comportement est caractéristique d'une transition du premier ordre au-dessous et au-dessus de la température d'instabilité cohérente. En ce qui concerne la nature du transport atomique, nos observations montrent que lorsque 200 K ⩽ T < 450 K, un mécanisme interstitiel conduit à une mobilité atomique suffisante pour maintenir l'OCD. Le maintien de l'OLD nécessite cependant un mécanisme lacunaire. Die Ordnungs-Unordnungs-Umwandlung in Ni4Mo unter Elektronenbestrahlung wurde im Temperaturbereich von 50 K ⩽ T ⩽ 1050 K in einem Hochspannungselektronenmikroskop untersucht. Mikroskopische Abbildungen und Beugungsdiagramme wurden in situ aufgenommen. Sie lieferten Informationen über die Legierungsstruktur im stationären Zustand sowie über die Vorgänge, die während des Überganges zwischen Nah- und Fernordnung ablaufen. Bei T < 200 K bildet sich eine völlig ungeordnete Struktur aus. Bei 200 K ⩽ T ⩽ 450 K weist die Legierung lediglich Nahodnung auf. Bei T > 450 K hängt die Endstruktur von derjenigen vor der Bestrahlung ab: In Proben, die ursprünglich Fernordnung aufweisen, bleibt diese unverändert. In Proben mit Nahordnung bleibt diese Struktur bis 550 K erhalten. Bei 500 K < T ⩽ 720 K bildet sich ein Mischzustand aus, der gleichzeitig Nah- und Fernordnungsstrukturen enthält. Bei T > 720 K findet ein vollständiger Übergang zur Fernordnung statt. Bei 200 K ⩽ T < 400 K verläuft der Übergang von Fernordnung zu Nahordnung über einen Zustand völliger Unordnung. Diese Beobachtung ist verträglich mit der Beschreibung der Nahordnung mit Hilfe von Konzentrationswellen und sie bestätigt das Konzept der spinodalen Ordnungseinstellung. Der Übergang zwischen Nah- und Fernordnung verläuft bei T < 800 K kontinuierlich, bei T > 800 K dagegen über einen Keimbildungs- und Wachstumsprozess. Dieses Verhalten ist charakteristisch für einen Ordnungsübergang erster Art unterhalb und oberhalb der kohärenten Instabilitätstemperatur. Bezüglich der Natur des Atomtransportes weisen die Beobachtungen darauf hin, daβ zur Erhaltung der Nahordnung im Bereich 200 K ⩽ T < 450 K ein Zwischengitteratommechanismus ausreicht. Für die Erhaltung der Fernordnung ist dagegen ein Leerstellenmechanismus notwendig.