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J. Phys. Colloques
Volume 46, Numéro C4, Avril 1985
International Conference on the Structure and Properties of Internal Interfaces
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| Page(s) | C4-475 - C4-482 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1985452 | |
J. Phys. Colloques 46 (1985) C4-475-C4-482
DOI: 10.1051/jphyscol:1985452
APPLICABILITY OF SIMS IN THE STUDY OF GRAIN BOUNDARY DIFFUSION
W. Gust1, M.B. Hintz2, A. Lodding3, R. Lucik1, H. Odelius3, B. Predel1 et U. Roll11 Max-Planck-Institut für Metallforschung and Institut für Metallkunde, Seestrasse 92, D-7000 Stuttgart 1, F.R.G.
2 Michigan Technological University, Houghton, Michigan, MI 49931, U.S.A.
3 Chalmers University of Technology, S-41296 Gothenburg, Sweden
Résumé
Nous avons mis au point une technique qui permet d'étudier de façon quantitative l'hétérodiffusion intergranulaire de soluté sans l'aide de radioisotope. Cette technique utilise la spectrométrie de masse d'ions secondaire (SIMS) pour déterminer les profils de concentration en soluté ; elle exploite les deux possibilités de l'instrumentation SIMS : l'imagerie (pour positionner et aligner l'échantillon) et le mode analytique. Les mesures expérimentales permettent de calculer de façon simple le triple produit sδDb qui caractérise le transport de matière au joint, en utilisant l'équation de Le Claire relative aux méthodes de sectionnement. Cette technique est spécialement adaptée aux études d'hétérodiffusion le long de joints de grains individuels parfaitement définis du point de vue géométrique ; elle est donc particulièrement utile pour des études détaillées dans des échantillons bicristallins. Nous présentons ici un ensemble d'expériences faites sur des bicristaux de structure CFC ; les résultats présentés sous la forme de droites d'Arrhénius log (sδDb) = f(1/T) montrent une très faible dispersion expérimentale.
Abstract
A technique has been developed which allows the diffusion of impurities along grain boundaries to be quantitatively studied without the use of radioisotopes. The technique employs secondary ion mass spectrometry (SIMS) for evaluation of the impurity concentration distributions, and exploits both the imaging (for specimen alignment) and analytical modes of SIMS instrumentation. The measurements allow convenient evaluation of the grain boundary diffusion triple product, sδDb, using Le Claire's equation for serial sectioning experiments. The procedure is especially well suited for studies of impurity diffusion along individual grain boundaries of well defined geometry, and is thus particularly useful for detailed investigations involving bicrystal specimens. Pilot studies of impurity diffusion along grain boundaries in fcc bicrystals have been performed, and have resulted in straight Arrhenius lines with very low experimental scatter.