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Migration of liquid film and grain boundary in Mo-Ni induced by temperature change

1985; University of Toronto Press; Volume: 33; Issue: 10 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(85)90013-6

1878-0768

Baik Young-Joon, D.N. Yoon,

Powder Metallurgy Techniques and Materials

Migration of liquid films and grain boundaries in liquid phase sintered 95Mo-5Ni (wt%) alloy occurs if the sintered specimens are heat-treated at temperatures above or below those of the initial sintering treatment. Behind the migrating boundaries, solid solutions in equilibrium at the heat-treatment temperature are deposited on the parent grains and the process is analogous to discontinuous precipitation and diffusion induced grain boundary migration (DIGM). The migration rate is varied by changing the sintering temperature while keeping the heat-treatment temperature constant; it increases parabolically with the expected composition difference between the initial and the final solid solutions. This result agrees with Hillert's proposal that the coherency strain energy in a diffusion layer in the retreating grain is the driving force. The observed migration rate and retardation effect due to the boundary curvature also agree in an order of magnitude with the coherency strain energy as the driving force. The results show that chemically induced migration of liquid films between the grains can be readily controlled experimentally and analyzed theoretically in terms of well known thermodynamic and kinetic laws. La migration des films liquides et des joints de grains dans l'alliage 95Mo-5Ni (en poids) fritté en phase liquide se produit si les échantillons frittes sont traites à des températures inférieures ou supérieures à celle du traitement de frittage initial. Derrière les joints en cours de migration, des solutions solides en équilibre i la température du traitement thermique se déposent sur les grains de la matrice; le phénomène est analogue à la précipitation discontinue et à la migration de joints de grains induite par diffusion (MJID). On modifie la vitesse de migration en changeant la température de frittage tout en maintenant constante la température du traitement thermique; la vitesse de migration augmente paraboliquement en fonction de la différence de composition attendue entre les solutions solides finale et initiale. Ce résultat est en accord avec la proposition d'Hillert selon laquelle l'énergie élastique de cohérence dans une couche de diffusion pour un grain qui se retire est la force motrice. La vitesse de migration observée et l'effet de retardement dû à la courbure du joint sont également d'ordres de grandeur qui s'accordent avec l'hypothèse que l'énergie élastique de cohérence est la force motrice. Nos résultats montrent que l'on peut contrôler facilement expérimentalement une migration de films liquides intergranulaires induite chimiquement et que l'on peut l'analyser à l'aide des lois bien connues de la thermodynamique et de la cinétique. Die Wanderung von flüssigen Filmen und von Korngrenzen tritt in flüssigphasengesinterten Legierungen 95 Mo-5 Ni (Gew.-%) auf, wenn die gesinterten Proben bei Temperaturen oberhalb oder unterhalb denjenigen der ersten Sinterbehandlung wärmebehandelt werden. Hinter den wandernden Korngrenzen entstehen Mischkristalle auf den Mutterkömern, welche bei der Temperatur der Wärmebehandlung im Gleichgewicht sind. Der Prozeβ ist analog zur diskontinuierlichen Ausscheidung und zur diffusionsinduzierten Korngrenzwanderung. Die Wanderungsgeschwindigkeit ändert sich, wenn die Sintertemperatur geändert, die Wännbehandlungstemperatur aber konstant gehalten wird; sie nimmt parabolisch mit der erwarteten Differenz in der Zusammensetzung zwischen dem Anfangsund Endmischkristall zu. Dieses Ergebnis stimmt mit dem Vorschlag von Hillert überein, nach dem die Energie der Kohärenzverzerrung in einer Diffusionschicht in dem sich zurückziehenden Korn die treibende Kraft liefert. Die beobachtete Wanderungsgeschwindigkeit und der Verzögerungseffekt durch die Korngrenzkrümmung stimmen ebenfalls innerhalb einer Gröβenordnung mit der Energie der Kohärenzverzerrung als treibende Kraft überein. Die Ergebnisse zeigen, daβ die chemisch verursachte Wanderung flüssiger Filme zwischen den Körnern experimentell leicht gesteuert und theoretisch anhand der bekannten thermodynamischen und kinetischen Gesetze analysiert werden kann.