Зернограничная сегрегация примеси в поликристаллах при доминирующем переносе комплексами

Abstract

Изучена изотермическая сегрегация примеси при доминирующем массопереносе комплексами (вакансия—атом примеси) при достаточно низкой температуре из зерна конечною размера в межзеренную границу или на внешнюю свободную поверхность. Получено модифицированное уравнение для примеси с эффективным коэффициентом диффузии, в который входят с различными весами коэффициенты диффузии примеси и комплексов. При произвольной температуре найдена временная эволюция (в случае слабого раствора) концентрации примеси для зерен плоской, сферической и цилиндрической формы (которые близки к часто встречающимся формам зерен). Получены простые алгебраические уравнения для концентрации примеси в границе как функции времени, справедливые как в случае слабого, так и концентрированного раствора примеси в границе. Рассмотрена кинетика перерастворения примеси, т. e. обогащение границы примесью или ее обеднение (уход примеси в тело зерна).

Вивчено ізотермічну сегрегацію домішки при домінуючому масопереносі комплексами (вакансія--атом домішки) при достатньо низькій температурі з зерна кінцевого розміру в міжзеренну границю або на зовнішню вільну поверхню. Одержано модифіковане рівняння для домішки з ефективним коефіцієнтом дифузії, в який входять з різною вагою коефіцієнти дифузії домішки і комплексів. При довільний температурі знайдено часову еволюцію (у випадку слабкого розчину) концентрації домішки для зерен плоскої, сферичної та циліндричної форми (близьких до форм зерен, які часто зустрічаються). Одержано прості алгебраїчні рівняння для концентрації домішки в границі як функції часу, справедливі як у випадку слабкого, так і концентрованого розчину домішки в границі. Розглянуто кінетику перерозчинення домішки, тобто збагачення границі домішкою або її збіднення (вихід домішки в тіло зерна).

Isothermal segregation of an impurity under dominant masstransfer by complexes (vacancy-impurity atom) is studied at sufficiently low temperature. The segregation is realized from the grain of finite size to an interface or to an external free surface. A modified equation for an impurity with the effective diffusion coefficient containing different weights of the diffusion coefficients of the impurities and the complexes is derived. The tempral evolution of impurity concentration for grains of planar, spherical and cylindrical shapes in dilute solution at an arbitrary temperature is defined. Simple algebraic equations for impurity concentration as a function of time in the interface are obtained. These equations are valid both for dilute and concentrated solutions of the impurity in the interface. The kinetics of impurity redissolution, i.e. the interface enrichment by the impurity or its depletion (i.e. the move of the impurity into a grain body) is considered.