具有强玻璃形成界面区的二元纳米晶合金：复杂界稳定、偏析竞争与扩散路径
材料科学
2023-09-15 v2
摘要
晶粒结构的稳定化对纳米晶合金十分重要，而晶界偏析是抑制粗化的常用手段。掺杂可改变晶界结构，其中非晶复杂界等高能态尤其有望用于稳定化。晶界处的掺杂富集也可能引发析出相形成，从而导致掺杂剂在这两类特征之间分配。本研究阐明了在三种富 Al 二元纳米晶体系（Al-Mg、Al-Ni 与 Al-Y）中，掺杂剂选择对各种界面偏析形式所致非晶复杂界保持与晶粒尺寸稳定化的影响，并借助透射电子显微镜进行了详细考察。即便在极缓冷却条件下，非晶复杂界在 Al-Y 中仍得以保持，表明 Y 是最有效的复杂界稳定剂。此外，该体系展现出最高的纳米棒析出相数密度，印证了近期观察到的非晶复杂界与晶界析出事件之间的关联。Al-Y 中晶界的掺杂剂浓度低于另两种体系，尽管相对于基体的富集程度相近，而向纳米棒析出相边缘的二次偏析在 Al-Y 中远强于 Al-Mg 与 Al-Ni。Y 通常被视为一种高效掺杂添加剂，因其稳定非晶特征与纳米棒析出相，并使极少原子滞留基体中。结果，Al-Y 中所有晶粒均保持纳米尺寸，而 Al-Mg 与 Al-Ni 合金中发生了异常晶粒长大。本研究展示了通过简易合金配方与更少掺杂元素实现的纳米晶稳定性，进一步推动了块体纳米结构材料的应用。
引用
@article{arxiv.2306.07410,
title = {Binary nanocrystalline alloys with strong glass forming interfacial regions: Complexion stability, segregation competition, and diffusion pathways},
author = {Tianjiao Lei and Esther C. Hessong and Daniel S. Gianola and Timothy J. Rupert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07410},
year = {2023}
}