Interdiffusion in the Mg-Al System and Intrinsic Diffusion in β-Mg2Al3

Brennan, Sarah; Bermudez, Katrina; Kulkarni, Nagraj; Sohn, Yong Ho

doi:10.1007/s11661-012-1248-8

Cited by 104 publications

(86 citation statements)

References 24 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…(6) with Q % 80 kJ/mol and taking temperatures from 300 to 423 K to allow for processing at room temperature and the temperature rise during HPT processing, the pre-exponential constant is estimated as k 0 % 10 2 -10 5 m 2 /s for the b-Al 3 Mg 2 nano-layers under these experimental conditions. The activation energy for formation of the b-Al 3 Mg 2 nanolayers of Q % 80 kJ/mol is consistent with the reported value of ;86 kJ/mol for the formation of the b-Al 3 Mg 2 intermetallic phase using a solid-to-solid diffusion couple technique at elevated temperatures of 573-673 K. 62,63 The measured k 0 value in the present analysis is much higher than the reported value of k 0 % 2 Â 10 À6 m 2 /s 62,63 and this difference is due to the rapid diffusion associated with the enhanced concentration of vacancy-type defects due to the HPT processing. This conclusion agrees with recent reports demonstrating that the enhanced atomic diffusion in nanostructured material after equal-channel angular pressing (ECAP) is attributed to the introduction of extra free volumes due to the high population of lattice defects in the nanostructure.…”

Section: 44-47supporting

confidence: 87%

Using high-pressure torsion to process an aluminum–magnesium nanocomposite through diffusion bonding

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

Disks of commercial Al-1050 and ZK60A alloys were stacked together and then processed by conventional high-pressure torsion (HPT) through 1 and 5 turns at room temperature to investigate the synthesis of an Al-Mg alloy system. Measurements of microhardness and observations of the microstructures and local compositions after processing through 5 turns revealed the formation of an ultrafine multi-layered structure in the central region of the disk but with an intermetallic b-Al 3 Mg 2 phase in the form of nano-layers in the nanostructured Al matrix near the edge of the disk. The activation energy for diffusion bonding of the Al and Mg phases was estimated and it is shown that this value is low and consistent with surface diffusion due to the very high density of vacancy-type defects introduced by HPT processing. The results demonstrate a significant potential for making use of HPT processing in the preparation of new alloy systems.

show abstract

Section: 44-47supporting

confidence: 87%

Using high-pressure torsion to process an aluminum–magnesium nanocomposite through diffusion bonding

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In another study Brennan et al [38], using a polycrystalline Mg with a grain size of 30 to 60 µm, obtained a prefactor which is 4 orders of magnitude lower than their previous value. Based on the available data, although the activation barriers differ only by few tenths of an eV, there seems to be a clear disagreement in the values of prefactors obtained using experiments and theoretical values.…”

Section: Al Atom Diffusion In Mgmentioning

confidence: 79%

“…[37] To obtain Al atom diffusivities, Das et al [34], extrapolated interdiffusion coefficients in hcp Mg-Al solid solution to 0% Al concentration using Wagner's approach. [44] While Kammerer et al [36] (∼ 100 − 500 µm grain size) and Brennan et al [38] (∼ 30 − 60 µm grain size) extrapolated interdiffusion coefficients obtained using the Boltzmann-Matano method [45] to less than 1at.% Al concentration of Mg-Al solid solution using the Hall method [47]. Brennan et al [37] used depth profiling with secondary ion mass spectrometry (SIMS) and, utilized the thin film method and the diffusion equation for the thin film solution to extract the Al atom diffusivities.…”

Section: Al Atom Diffusion In Mgmentioning

confidence: 96%

“…1. Table. 2 shows a comparison of effective activation energies and effective diffusion prefactors for an Al atom diffusion (within and perpendicular to the basal plane, and total diffusion) in Mg matrix obtained from SLKMC simulations, 8-frequency model [32,33], diffusion couple experiment using single crystal Mg [34], solid-to-solid diffusion couple of polycrystalline Mg and Mg-Al solid solution [36,38] and via depth profiling of Al penetration in polycrystalline Mg (∼ 10 µm grain size). [37] To obtain Al atom diffusivities, Das et al [34], extrapolated interdiffusion coefficients in hcp Mg-Al solid solution to 0% Al concentration using Wagner's approach.…”

Section: Al Atom Diffusion In Mgmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Self-learning kinetic Monte Carlo simulations of Al diffusion in Mg

Nandipati

Govind²,

Andersen³

et al. 2016

J. Phys.: Condens. Matter

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Vacancy-mediated diffusion of an Al atom in pure Mg matrix is studied using the atomistic, on-lattice self-learning kinetic Monte Carlo (SLKMC) method. Activation barriers for vacancy-Mg and vacancy-Al atom exchange processes are calculated on-the-fly using the climbing image nudged-elastic band method and binary Mg-Al modified embedded-atom method interatomic potential. Diffusivities of an Al atom obtained from SLKMC simulations show the same behavior as observed in experimental and theoretical studies available in the literature, that is, Al atom diffuses faster within the basal plane than along the c−axis. Although, the effective activation barriers for Al-atom diffusion from SLKMC simulations are close to experimental and theoretical values, the effective prefactors are lower than those obtained from experiments. We present all the possible vacancy-Mg and vacancy-Al atom exchange processes and their activation barriers identified in SLKMC simulations. A simple mapping scheme to map an HCP lattice on to a simple cubic lattice is described, which enables the simulation of HCP lattice using on-lattice framework. We also present the pattern recognition scheme which is used in SLKMC simulations to identify the local Al atom configuration around a vacancy.

show abstract

“…В работах [9][10][11] Рис. 2, 3 позволяют сравнить результаты лаборатор-ных и вычислительных экспериментов.…”

Section: результаты компьютерного моделирования и обсуждениеunclassified

Computer simulation of the interphase interaction in metal alloys

Красношлык¹

2015

TAPR

View full text Add to dashboard Cite

50Технологический аудиТ и резервы производсТва -№ 5/2(25), 2015, © Красношлык Н. А. красношлык н. а. введениеИнтенсивное развитие авиационной, автомобиле-строительной, судостроительной, приборостроительной и многих других отраслей промышленности требует создания новых металлических сплавов, к которым вы-двигаются более высокие требования жаропрочности, сверхтвердости, тугоплавкости, устойчивости к корро-зии, сверхпроводимости.Все физико-химические и механические свойства сплава определяются имеющимися в его структуре ин-терметаллическими фазами, которые представляют собой однородную часть сплава, обладающую своим химиче-ским составом, строением и свойствами, а также имею-щую границы раздела с другими фазами, при переходе через которые свойства резко меняются. Диффузионный процесс, протекающий при термической или химико-термической обработке сплава, приводит к росту одних и угнетению других фаз. Поэтому для прогнозирова-ния эволюции фазового состава металлических сплавов, а также для управления технологическими процессами получения материалов с заданными свойствами требует-ся разработка математических моделей, описывающих процессы межфазного взаимодействия интерметалли-ческих фаз при взаимной диффузии.Использование компьютерного моделирования при исследовании межфазного взаимодействия в металличе-ских сплавах позволит уменьшить время и средства на проведение лабораторных исследований, необходимых для получения сплава с заданными свойствами. анализ литературных данных и постановка проблемыОдним из подходов при моделировании межфазно-го взаимодействия в металлических сплавах являет-ся рассмотрение системы на мезоскопическом уровне. Сам термин «мезоскопический» введен в физический обиход В. ван Кемпеном в 1976 году и нередко ис-пользуется совместно с понятиями микро-и макроско-пический (от греч. mikros -малый, mesos -средний, makros -большой). Таким образом, мезоскопические модели занимают промежуточное положение между существующими микро-и макро-моделями описания диффузионных процессов. Данные модели применяются для описания процессов фазообразования и последую-щего роста промежуточных фаз в металлических систе-мах [1][2][3], позволяя учитывать различные параметры, как и образовавшихся интерметаллических фаз, так и сплава в целом. Одним из сопутствующих эффектов при взаимной диффузии в металлических сплавах яв-ляется изменение объема самого образца. Поскольку изменение линейных размеров образца в результате термической обработки металлических сплавов может привести к возникновению внутренних напряжений, которые являются одной из основных причин появ-ления трещин, то в соответствующих математических моделях значение объема следует рассматривать как один из параметров, характеризующих данную систему. Для этого необходимо учитывать различие парциаль-ных мольных объемов компонентов сплава в каждой из промежуточных фаз. Впервые на необходимость учета мольного объема обратили внимание F. Sauer и V. Freise [4], которые определили коэффициент взаим-ной диффузии, содержащий в качестве параметров значения парциальных мольных...

show abstract

Interdiffusion in the Mg-Al System and Intrinsic Diffusion in β-Mg2Al3

Cited by 104 publications

References 24 publications

Using high-pressure torsion to process an aluminum–magnesium nanocomposite through diffusion bonding

Using high-pressure torsion to process an aluminum–magnesium nanocomposite through diffusion bonding

Self-learning kinetic Monte Carlo simulations of Al diffusion in Mg

Computer simulation of the interphase interaction in metal alloys

Contact Info

Product

Resources

About