Segregace příměsí na hranicích zrn a její vliv na křehkost materiálu

Odlišné chemické složení hranic mezi jednotlivými krystaly (zrna) v polykrystalickém materiálu může nejen mít fatální následky ve formě rychlého interkrystalického křehkého lomu, ale také působit jako vhodný stabilizátor velikosti zrn, zejména v nanokrystalických materiálech. Proto jsme provedli detailní analýzu možností a omezení jak experimentálních technik měření segregace příměsí na hranicích zrn, tak teoretických přístupů jejího výpočtu. Tato analýza nám umožnila kritické zhodnocení věrohodnosti dostupných dat o segregaci příměsí na rozhraních a zkřehnutí hranic zrn v niklu a feritickém železe (obr.), takže jsme mohli objektivně posoudit hodnoty segregační entalpie/energie uvedené v literatuře z hlediska jejich fyzikálního významu a možnosti vlivu segregace příměsí na mezikrystalický křehký lom v ocelích a slitinách na bázi niklu. Tuto analýzu jsme publikovali v prestižním časopise Progress in Materials Science s impaktním faktorem 31,14.

Závislost energie zkřehnutí/zpevnění, ΔE_SE,I, resp. Gibbsovy energie zkřehnutí/zpevnění, ΔG_SE,I, na rozdílu sublimačních energií α-železa a příměsi. Modré trojúhelníky reprezentují experimentální hodnoty ΔG_I^0,GB ΔG_I^0,FS pro různě orientované hranice zrn (GB) a volné povrchy (FS). Symboly spojené svislou čarou udávají limitní hodnoty. Červené kroužky a zelené čtverečky označují hodnoty vypočtené metodami na základě teorie hustotního funkcionálu (DFT), resp. dalšími teoretickými přístupy.

¹Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, Na Slovance 1992/2, 1822 Prague, Czech Republic.
²Masaryk University