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Particle stability with recoil resolution

✍ Scribed by H.J. Frost; K.C. Russell


Publisher
Elsevier Science
Year
1982
Weight
883 KB
Volume
30
Category
Article
ISSN
0001-6160

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✦ Synopsis


The stabifity of a dispersion of particles may be affected by resolution due to radiation recoil. Some simple models of the diffusion of the solute that recoils into the matrix allow an estimate of when this process will dominate over normal thermal coarsening. The first model simply finds the concentration profile for which solute diffuses back to a particle as fast as it is expelled by recoils. This steady-state concentration at one recoil distance from the particle interface depends directly on the recoil rate and the recoil distance squared, and inversely on the solute diffusion coefficient. For particle sizes comparable to the recoil distance, the steady-state concentration decreases with decreasing particle size. This is the reverse of the usual particle-size dependence of concentration, and will lead to inverse coarsening in which the smallest particles grow rather than shrink. In a second model the transient concentration profiles in the matrix are calculated, which allows an estimate of how long it takes to reach the steady state. A third model considers the situation in which the solute that recoils into the matrix is precipitated out as new sub-particles before it can diffuse back to the original particle.

R&m&--La stabilitS dune dispersions de particules peut etre modifiie par le recul dS. i la radiation. Des modiles simples de la diffusion du solute qui recule dans la matrice permettent d'estimer le moment 06 ce phenomtne domine Is grossissement thermique normal. Le premier modtle permet de trouver aistment Ie profii de concentration pour lequel le solute retrodiffuse sur une particule aussi rapidement qu'il en tchappe par recul. La concentration en regime permanent a une distance de recul de I'interface de la particule est proportionnelle d la vitesse et a la distance de recul aucarre, et inversement proportionnelle au coefficient de diffusion du solute. Pour une taille de particules comparable 21 la distance de recul. la concentration de regime fiermanent dicroit torsqu'on diminue la taille de la particule. Ce fait est l'inverse de la variation usuelle de la taille de particule en fonction de la concentration; ceci conduit B un grossissement inverse au tours duquel les petites particules croissent plutot qu'elles ne retrecissent. Le second modtle permet de calcuier les pro% de concentration transitoires dans la matrice, ce qui permet d'ivaleur le temps necessaire pour atteindre le regime permanent. Le troisitme modtle &die la situation dans laquelle le solute qui recule dans la matrice pricipite en nouvelles sous-particules avant de pouvoir retodiffuser dans la particule originale. Zu~mmenf~ng-Die Stabilitat einer Verteifung von Teilchen kann durch die Auflosung durch RiickstoDatome bei der Strahlensch~digung beeintrlchtigt werden. Einige einfache Mode&e iiber die Diffusion des in die Matrix geschossenen Mischkristailatoms erlauben abzuschltzen, wann dieser ProzeO gegeniiber dem thermischen Vergroberungsprozeg wichtig wird. Das erste Model1 gibt einfach das Konzentrationsprofil an. welches notwendig ist, damit das Atom so rasch zum Teilchen zuriickdiffundieren kann, wie es harausgeschossen wird. Diese station;ire Konzentration innerhalb des Abstandes einer Riickstol3weite von der Teilchenoberfllche hlngt direkt von Sch&digungsrate und von der RiickstoOweite im Quadrat und invers vom Diffusionskoe~zienten ab. Die station&e Konzentration wird mit abnehmender TeilchengrBBe im Bereich der R~cksto~weite kleiner. Dieses Verhalten steht im Gegensatz zu der tiblichen Abhlngigkeit von der TeilehengrGDe und fuhrt zu einer inversen Vergroberung, bei der die kleinsten Teilchen wachsen. statt zu schrumpfen. In einem zweiten Model1 werden die Profile seitabhgngig berechnet, welche die Abschtitzung der Dauer bis zur Einstellung des station2ren Zustandes erlauben. Ein drittes Model1 betrachtet den Fall, dal3 die Mischkirstallatome in die Matrix geschossen werden und sich dort als neue Teilchen ausscheiden, bevor sie in das tirspriingliche Teilchen zuriickdiffundieren konnen.


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