On the theory of impurity controlled grain boundary motion

• Published in: Acta metallurgica 1971-01, Vol.19 (10), p.1087-1099
• Main Authors: Lücke, K, Stüwe, H.P
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(71)90041-1

The impurity drag theory for the rate of migration of grain boundaries by Cahn and Lücke and Stüwe has been reformulated and extended in order to simplify the evaluation of measurements. The influence of the suppositions of this theory upon the results of such evaluations has been critically investigated. Finally, a simple atomistic model for the calculation of the impurity drag has been developed: while the above theories assume a rather extended stress field of the grain boundary, this model considers the case that the stress field has only atomic dimensions. The application of these models for evaluation of the measurements of Dimitrov and Frois on aluminium alloys yields as interaction energy of the grain boundary with copper or magnesium atoms the rather high values of 0.2–0.4 eV. La théorie de l'entraînement des impuretés pour le calcul de la vitesse de migration des joints de grains, de Cahn, Lücke et Stüwe, est reformulée et étendue dans le but de simplifier les calculs effectués à partir des résultats expérimentaux. L'influence des hypothèses de cette théorie sur les résultats de ces calculs a été étudiée de façon approfondie. Finalement, un modèle atomique simple pour le calcul de l'entraînement des impuretés a été construit: alors que les théories mentionnées ci-dessus supposent que le champ de contraintes des joints de grains est assez étendu, ce modèle considère le cas où le champ de contraintes a seulement des dimensions atomiques. L'application de ces modèles aux mesures de Dimitrov et Frois effectuées sur les alliages d'aluminium donne comme énergie d'interaction du joint de grains avec les atomes de cuivre et de magnésium des valeurs de 0,2 à 0,4 eV, qui sont plutôt élevées. Die Theorie der von Verunreinigungen kontrollierten Wanderung von Korngrenzen von Cahn und Lücke und Stüwe wurde neu formuliert und erweitert, um die Auswertung der Messungen zu erleichtern. Der Einfluβ der Annahmen dieser Theorie auf die Ergebnisse der Auswertungen wurde kritisch untersucht. Schlieβlich wurde ein einfaches atomistisches Modell zur Berechnung der Hemmung durch Verunreinigungen entwickelt: während die oben zitierten Theorien ein weitreichendes Spannungsfeld der Korngrenze annehmen, behandelt dieses Modell den Fall, daβ die Reichweite des Spannungsfeldes nur einige Gitterabstände beträgt. Die Auswertung der Messungen von Dimitrov und Frois an Aluminium-Legierungen mit Hilfe dieses Modells ergibt relativ hohe Wechselwirkungsenergien zwischen Korngrenze un