Published August 1993 | Version v1
Journal article

Self-diffusion along stationary and moving grain boundaries in α-Hf

  • 1. Inst. fuer Metallforschung, Univ. Muenster (Germany)

Description

Grain boundary (GB) self-diffusion of Hf has been studied in the α(HCP) phase of Hf-3 wt.% Zr in the temperature range 910 to 1493 K using the radiotracer serial sectioning technique. We have developed a comprehensive procedure for processing such profiles based on a simple model of tracer diffusion in a polycrystal containing both stationary and moving GBs. By applying this procedure we could determine the product P=DGB δ (DGB is the GB self-diffusion coefficient, δ the GB width) for stationary GBs and estimate the GB migration velocities assuming that the P values for stationary and migrating GBs were the same. For the activation enthalpy and the preexponential factor of self-diffusion along stationary GBs the values of HGB=(212±9) kJ mol-1 and P0=3.5.10-13 m3 s-1, respectively, have been obtained. Inspite of the 3%-addition of Zr, the obtained HGB and P0 values are supposed to closely represent self-diffusion in pure α-Hf. They give evidence for a vacancy mechanism of GB self-diffusion in α-Hf and are well consistent with previous results for other HCP transition metals. A roughly estimated activation enthalpy for GB migration, Hm=(195±18) kJ mol-1, demonstrates a good agreement with HGB and indicates that the activation barriers for atomic transport across and along the GBs are nearly identical. (orig./MM)

Abstract (German)

Die Korngrenzenselbstdiffusion wurde in der hexagonalen α-Phase einer Hf-Zr (3 Gew.-%) Legierung im Temperaturbereich von 910 bis 1493 K mit Hilfe der Radiotracer-Methode untersucht. Auf der Basis eines einfachen Modells der Tracerdiffusion in stationaeren und wandernden Korngrenzen wurden daher ein umfassenderes Verfahren zur Analyse dieser Profile entwickelt. Hiermit konnten das Diffusionsprodukt P=DGB δ (DGB ist der Korngrenzendiffusionskoeffizient und δ die Korngrenzenbreite) fuer stationaere Korngrenzen und die Wanderungsgeschwindigkeit bestimmt werden, wobei die gleichen P-Werte fuer stationaere und wandernde Korngrenzen angenommen wurden. Fuer die Aktivierungsenthalpie und den Praeexponentialfaktor der Selbstdiffusion in stationaeren Korngrenzen wurden die Werte HGB=(212±9) kJ mol-1 und P0=3,5.10-13 m3 s-1 erhalten. Trotz der 3%igen Zr-Zulegierung sollten die fuer HGB und P0 erhaltenen Werte in guter Naeherung der Selbstdiffusion in reinem α-Hf entsprechen. Sie weisen auf einen Leerstellenmechanismus der Korngrenzendiffusion in α-Hf hin und sind gut mit frueheren Ergebnissen in anderen hexagonalen Metallen konsistent. Die Abschaetzung der Aktivierungsenthalpie fuer die Korngrenzenwanderung, Hm=(195±18) kJ mol-1, stimmt gut mit dem Wert fuer HGB ueberein und zeigt an, dass die Aktivierungsbarrieren fuer den atomaren Transport ueber und entlang der Korngrenzen ungefaehr gleich sind. (orig./MM)

Additional details

Publishing Information

Journal Title
Zeitschrift fuer Metallkunde
Journal Volume
84
Journal Issue
8
Journal Page Range
p. 584-591.
ISSN
0044-3093
CODEN
ZEMTAE

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
25002110
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Descriptors DEI
GRAIN BOUNDARIES; HAFNIUM ALLOYS; HAFNIUM-ALPHA; SELF-DIFFUSION; TRACER TECHNIQUES; ZIRCONIUM ALLOYS
Descriptors DEC
ALLOYS; CRYSTAL STRUCTURE; DIFFUSION; ELEMENTS; HAFNIUM; ISOTOPE APPLICATIONS; METALS; MICROSTRUCTURE; TRANSITION ELEMENTS