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Atomic structure of stoichiometric and non-stoichiometric grain boundaries in A3B compounds with L12 structure

1988; University of Toronto Press; Volume: 36; Issue: 10 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(88)90119-8

1878-0768

J.J. Kruisman, V. Vítek, J. Th. M. De Hosson,

High Temperature Alloys and Creep

Pair potentials are employed to investigate the similarities and differences between the boundaries in pure metals and L12 ordered compounds of the ABB type. Symmetrical σ = 5 (310) and (210) [001] tilt boundaries have been studied in detail. In addition, a limited study of the σ = 73 (830) boundary has also been performed. It turns out that the concepts of structural units and multiplicity of boundary structures, originally developed for pure metals, are still applicable. In general, the atomic structures of the boundaries in ABB-L12 compounds appear to be topologically similar to the structures of the boundaries of the same type in single-component f.c.c. materials. However, the multiplicity of boundary structures is much more extensive compared to pure materials since structures may differ not only topologically but also compositionally. The structural units in the stoichiometric boundaries are, in general, more distorted than those of either A or B rich boundaries (with respect to A3B stoichiometry). Away from stoichiometry the structures resemble more closely the corresponding structures in single component systems. Possible consequences of these structural features for the grain boundary brittleness of the L12 compounds are discussed. Nous utilisons des potentiels de paire pour étudier les similitudes et les différences entre les joints dans les métaux purs et les points dans les composés ordonnés L12 du type A3B. Nous avons étudié en détail les joints de flexion symétriques σ = 5 (310) et (210) [001]. Nous avons également étudié, mais de façon moins approfondie, le joint σ = 73 (830). Il ressort de ces études que les concepts d'unités structurales et de multiplicité de structures des joints, développés initialement pour les métaux purs, sont encore applicables. En général, les structures atomiques des joints dans les composés A3B-L12 présentent la même topologie que les structures des joints du même type dans les matériaux cfc à un seul constituant. Cependant, la multiplicité des structures de joints est bien plus élevée que pour les matériaux purs, car les structures peuvent différer non seulement en topologie, mais encore en composition. Les unités structurales dans les joints stoechiométriques sont en général plus déformées que les unités dans les joints riches en éléments A ou B (par rapport à la stoechiométrie A3B). En dehors de la stoechiométrie. les structures ressemblent davantage aux structures correspondantes des systèmes à un seul constituant. Nous discutons les conséquences possibles de ces caractéristiques structurales sur la fragilité intergranulaire des composés L12. Die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Korngrenzen in reinen Metallen und in L12-geordneten Legierungen vom Typ A3B werden mit Paarpotentialen untersucht. Ausführlich wurden symmetrische Korngrenzen σ = 5 (310) und Kippkorngrenzen (210) [001] analysiert. Die Korngrenze σ = 73 (830) wurde auβerdem kurz untersucht. Es ergibt sich, daβ die Konzepte der strukturellen Einheiten und der Multiplizität der Korngrenzstrukturen, die ursprünglich für reine Metalle entwickelt worden waren, noch anwendbar sind. Im allgemeinen scheinen die atomaren Strukturen der Korngrenzen in A3B-L12-Legierungen topologisch den Strukturen der Korngrenzen desselben Typs in einkomponentigen kfz. Metallen zu ähneln. Dagegen ist die Multiplizität der Korngrenzstrukturen gegenüber denen in reinen Metallen viel ausgeprägter, da die Strukturen sich nicht nur topologisch sondern auch in der Zusammensetzung unterscheiden können. Die strukturellen Einheiten in stöchiometrischen Korngrenzen sind im allgemeinen stärker verzerrt als diejenigen in den A- oder B-reichen Korngrenzen (bezogen auf A3 B-Stöchiometrie). Auβerhalb der Stöchiometrie entsprechen die Strukturen den entsprechenden Strukturen der einkomponentigen Systeme besser. Mögliche Konsequenzen dieser strukturellen Eigenschaften für die Korngrenzsprödigkeit der L l2-Legierungen werden diskutiert.