โ Scribed by P. Neuhaus; C. Herzig
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Grain boundary diffusion of "%n in Ni was measured between T = 673 and 1182 K using microtome sectioning and a well type Ge-detector of large efficiency and high energy resolution. In this large temperature range s6D,, varies over six orders of magnitude. The Arrhenius plot of s6D,, shows a remarkable negative curvature. To exclude a concentration dependence of the segregation coefficient s as a reason for this curvature time-displaced co-diffusion experiments of "%n and "'Sn in Ni were performed. As an explanation of the observed temperature dependence of the grain boundary diffusivity the following arguments are discussed: supersaturation of tin impurities in the boundaries, transition from Harrison type B to type C diffusion kinetics at low temperatures, changes in the grain boundary structures with increasing temperature, temperature dependence of the segregation enthalpy and cosegregation effects of residual impurities in the Ni material. Finally it is proposed to determine the segregation enthalpy and the segregation coefficient by comparing grain boundary diffusion experiments of type B and C kinetics at the same temperature. RCsum&-Nous avons mesurk la diffusion intergranulaire de '%n dans Ni, pour des temperatures variant entre 673 et 1182 K, g l'aide de la technique des coupes successives au microtome et d'un dktecteur au germanium $ haut rendement et haute r&solution en tnergie. Dans ce vaste domaine de temp&atures s6D,, varie d'environ six ordres de grandeur. La courbe d'Arrhtnius de sbD,, prksente une courbure negative remarquable. Pour Bliminer une dbpendance du coefficient de stgrCgation s vis & vis de la temp&ature (ce qui pourrait &re la cause de cette courbure) nous avons rialis& des exptriences de co-diffusion de ")Sn et "'Sn dans Ni. Nous discutons les points suivants qui sont des explications possibles de la relation observCe entre la temp&ature et la diffusiviti intergranulaire: Sursaturation d'impuretbs d'6tain dans les joints, transition de la cinitique de diffusion du type B de Harrison au type C aux basses tempbratures, modifications dans les structures intergranulaires lorsque la temperature augmente, variation avec la temgrature de l'enthalpie de stgrkgation et effets de cos&gr&gation des impure& rtsiduelles dans le nickel. Enfin, nous proposons de diterminer l'enthalpie de skgrtgation et le coefficient de stgrbgation en comparant des expiriences de diffusion intergranulaire correspondant aux cinttiques de types B et C, rialisbes B la mime tempkrature. Zusammenfassung-Die Komgrenzendiffusion von ")Sn in Ni wurde zwischen T = 673 und 1182 K unter Benutzung der Schichtenteilung mit einem Mikrotom und einem Bohrloch-Ge-Detektor mit grosser Nachweiswahrscheinlichkeit und Energieaufliisung gemessen. In dem grossen Temperaturbereich gndert sich s6D b urn 6 Grassenordnungen. Die Arrheniusdarstellung von sSD, zeigt eine bemerkenswerte negative k '. rummung. Urn eine KonzentrationsabhZngigkeit des Segregationsfaktors als Ursache fiir die Kriimmung auszuschliessen, wurden zeitversetzte Codiffusionsexperimente von '13Sn and "'Sn in Ni durchgefiihrt. Als Erklarung fiir die beobachtete Temperaturabhlngigkeit der Korngrenzendiffusion werden folgende Argumente diskutiert: SIttigung der Korngrenzen mit Sn-Atomen, fjbergang von Harrison Typ B zu Typ C Korngrenzendiffusionskinetik bei niedrigen Temperaturen, Strukturlnderungen der Komgrenzen mit steigender Temperatur, Temperaturabhgngigkeit der Segregationsenthalpie und Cosegregationseffekte der Restfremdatome des Ni-Materials durch Verunreinigungen. Schliesslich wird vorgeschlagen, die Segregationsenthalpie und damit den Segregationsfaktor zu ermitteln, indem man Komgrenzendiffusionsdaten vom Typ B und C bei gleichen Temperaturen vergleicht.
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