《Diffusion in the Iron Group L12 and B2 Intermetallic Compounds》
本帖最后由 请叫我雷锋 于 2017-8-25 12:32 编辑《Diffusion in the Iron Group L12 and B2 Intermetallic Compounds》
铁组L12和B2金属间化合物的扩散
作者：Joshua Pelleg
出版社：Springer
出版时间：2017年
目录
Part A
1 Diffusion Equations and Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Fick’s Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Fick’s First Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.2 Fick’s Second Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Some Useful Solutions for Eq. (1.5). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Thin-Film Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.2 Short Bar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.3 Diffusion in a Pair of Semi-infinite Solids. . . . . . . . . . . 6
1.3.4 Diffusant Confined in a Region, –h < x < +h . . . . . . . . 7
1.3.5 Separation of Variables: A Method for Solving
the Diffusion Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.6 Diffusion Out of a Slab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Diffusion Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.4.1 Vacancy Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.4.2 Interstitial Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4.3 Interstitialcy Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.5 Grain-Boundary Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6 Diffusion in Dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Part B
2 Diffusion Mechanisms in L12 Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1 Antistructure-Bridge Mechanism (ASB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2 Six-Jump Cycle (Mechanism) (SJC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
xi
I Ni-based L12 Structures
3 Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Self-diffusion of Ni in Single-Crystal Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Self-diffusion of Al in Single-Crystal Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4 Solute (Impurity) Diffusion in Single-Crystal Ni3Al . . . . . . . . . . 40
3.4.1 Ga Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4.2 Ge Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.4.3 Ti Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.4.4 Nb Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.4.5 B Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5 Self-diffusion in Polycrystalline Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5.2 Self-diffusion of Ni in Polycrystalline Ni3Al . . . . . . . . . 51
3.5.3 Self-diffusion of Al in Polycrystalline Ni3Al . . . . . . . . . 55
3.6 Solute (Impurity) Diffusion in Polycrystalline Ni3Al. . . . . . . . . . 62
3.6.1 Ga Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.2 Ge Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.6.3 Ti Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.6.4 Nb Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.6.5 Ta Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.6.6 V Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.6.7 Mo Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.6.8 In Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.6.9 Mn Diffusion in Ni3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.6.10 Re Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.11 Ru Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.6.12 Co Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.6.13 Ir Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.6.14 Pt Diffusion in Ni3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.6.15 Cu Diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.7 Interdiffusion in the Ni3Al System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.7.1 Interdiffusion in the Ni3Al-Co System. . . . . . . . . . . . . . 95
3.8 Lattice-Site Occupancy in Ni3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.8.1 Cr Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.8.2 Fe Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.8.3 Ti Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.8.4 Nb Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
3.9 Self-diffusion in Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.9.2 Ni Grain-Boundary Self-diffusion in Ni3Al . . . . . . . . . . 109
3.10 Solute Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries. . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.10.1 Ga Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . 127
3.10.2 Ge Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . 129
xii Contents
3.10.3 Cr Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . 135
3.10.4 Fe Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . 135
3.10.5 Co Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries. . . . . . . . . . . . 139
3.10.6 H Diffusion in Ni3Al Grain Boundaries. . . . . . . . . . . . . 140
3.11 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4 Diffusion in Ni3Ga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.2 Self-diffusion of Ni in Single-Crystal Ni3Ga. . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.3 Self-diffusion of Ga in Single-Crystal Ni3Ga . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.4 Self-diffusion of Ni in Polycrystalline Ni3Ga . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.5 Self-diffusion of Ga in Polycrystalline Ni3Ga . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.6 Self-diffusion in Grain Boundaries of Ni3Ga . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.6.2 Ni Diffusion in Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.6.3 Ga Diffusion in Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.7 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
5 Diffusion in Ni3Ge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.2 Self-diffusion of Ni in Polycrystalline Ni3Ge . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.3 Self-diffusion of Ge in Polycrystalline Ni3Ge . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.4 Impurity (Solute) Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.4.1 Co Diffusion in Ni3Ge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.4.2 Fe Diffusion in Ni3Ge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.5 Interdiffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.6 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
II Fe-based DO3 Structures
6 Diffusion in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.2 Self-diffusion of Fe in Polycrystalline Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.3 Self-diffusion of Al in Polycrystalline Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . 190
6.4 Solute Diffusion in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
6.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
6.4.2 In Diffusion in Fe3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
6.4.3 Zn Diffusion in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.4.4 Diffusion of Ni Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.4.5 Diffusion of Co in Fe3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.4.6 Diffusion of Mn in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.4.7 Diffusion of Cr in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.4.8 Diffusion of V in Fe3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Contents xiii
6.4.9 Diffusion of Ti in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
6.4.10 Diffusion of H in Fe3Al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
6.5 Pressure Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.6 Grain-Boundary Diffusion in Fe3Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
6.6.1 Fe Grain-Boundary Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
6.7 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
7 Diffusion Mechanism in B2 Structures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
III Ni-based B2 Structures
8 Diffusion in NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
8.2 Ni Diffusion in NiAl Single Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
8.3 Self-diffusion of Ni in Polycrystalline NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . 245
8.4 Self-diffusion of Al in NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
8.4.1 Diffusion of In in NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
8.5 Impurity (Solute) Diffusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.5.1 Co Diffusion in NiAl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.5.2 Pt Diffusion in NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
8.5.3 H Diffusion in NiAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
8.6 Interdiffusion in the NiAl System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
8.7 Self-diffusion in NiAl Grain Boundaries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
8.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
8.7.2 Ni Grain-Boundary Self-diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
8.8 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
9 Diffusion in NiGa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
9.1 Nickel Self-diffusion in Single-Crystal NiGa . . . . . . . . . . . . . . . 283
9.2 Nickel Self-diffusion in Polycrystalline NiGa . . . . . . . . . . . . . . . 285
9.3 Ga Self-diffusion in Polycrystalline NiGa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
9.4 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
IV Co-based B2 Structures
10 Diffusion in CoAl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
10.1 Self-diffusion of Co in CoAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
10.2 Interdiffusion in CoAl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
10.3 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
xiv Contents
11 Diffusion in CoGa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
11.1 Self-diffusion of Co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
11.2 Self-diffusion of Ga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
V Diffusion in Fe-based B2 Structures
12 Diffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
12.1 Self-diffusion of Fe in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
12.2 Diffusion of Al in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
12.3 Solute Diffusion in FeAl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
12.3.1 Zn Diffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
12.3.2 In Diffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
12.3.3 H Diffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
12.4 Interdiffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
12.5 The Effect of Pressure on Interdiffusion in FeAl. . . . . . . . . . . . . 346
12.6 Grain-Boundary Diffusion in FeAl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
12.7 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
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