Mechanism and kinetics of radiation-induced segregation in Ni-Si alloys

Rutherford-backscattering and Auger chemical-depth-profiling measurements show that films of the ..gamma..'-Ni/sub 3/Si phase produced on the ion-bombarded surfaces of Ni-Si alloys obey simple parabolic growth kinetics. At low temperatures the film growth-rate constant exhibits Arrhenius behavior and varies with the fourth root of the dose rate. The apparent activation energy in this low-temperature region is approx. 0.3 eV. At high temperatures the growth constant is independent of the dose rate. The results are consistent with a diffusion-controlled growth model, which assumes Si atoms migrate in the form of a fast-diffusing Si-interstitial complex

Änderung der elastischen Eigenschaften von Aluminium nach Tieftemperatur-Elektronenbestrahlung

An einkristallinen Aluminiumproben wurden die Änderungen der elastischen Eigenschaften nach Tieftemperaturelektronenbestrahlung untersucht. Die Messungen wurden an einem tieffrequenten Torsionspendel (typische Torsionsfrequenz 40 Hz) durchgeführt. Es wurden sowohl die Innere Reibung als auch der Torsionsmodul mit hoher Genauigkeit als Funktion der Bestrahlungsdosis bzw. der Temperatur gemessen. Die beobachteten Effekte lassen sich ihrer Natur nach in zwei verschiedene Kategorien einteilen: 1. Ein äußeres Spannungs- oder Dehnungsfeld induziert elastische Dipolmomente der Defekte und führt zur diaelastischen Moduländerung(DEM). Die Messungen zeigen, daß diese negativ, sehr groß und anisotrop ist. Pro Prozent Defekte erhält man eine relative Erniedrigung des Moduls C$_{44}$ von -27%, des Moduls C' = c$_{11}$ - c$_{12}$/2 von -15%. Solch große Moduländerungen waren lange Zeit unverstanden. Theoretische Modellrechnungen jüngster Zeit haben offensichtlich eine Klärung dieser Fragen herbeigeführt. Durch das Hineinzwängen des Defektes in das Zwischengittergebiet entstehen in der Defektumgebung stark zusammengedrückte"Federn". Bei Scherbeanspruchung senkrecht zu ihrer Längsachse wirken sie wie Blattfedern mit negativer Rückstellkraft und reduzieren die Rückstellkräfte des ungestörten Gitters. Entsprechend den ausgeprägten, unterschiedlichen Symmetrien der verschiedenen Modelle, die in der Vergangenheit für das Zwischengitteratom vorgeschlagen wurden, sind auch ausgeprägte Unterschiede in den Änderungen der verschiedenen kubischen Moduln c$_{ij}$ zu erwarten. Der Vergleich der Anisotropie der experimentell ermittelten Daten mit den Rechnungen zeigt die Eigenschaften, die man für das Zwischengitteratom in der $\langle$100$\rangle$-Hantelkonfiguration erwartet. Darüber hinaus stimmen auch die absoluten Werte erstaunlich gut sowohl mit den theoretischen Werten als auch mit vergleichbaren Zahlen für Kupfer überein. Das Ausheilverhalten der DEM zeigt, daß kleine Zwischengitteratomcluster eine noch höhere Polarisierbarkeit haben als einzelne Zwischengitteratome, daß aber Agglomerate in Form von Versetzungsscheibchen nur schwach polarisierbar sind. 2. Defekte können bereits von Natur aus ein permanentes elastisches Dipolmoment haben. In diesem Falle können sie in einem äußeren Spannungs- oder Dehnungsfeld in energetisch günstigere Lagen umorientieren. Diese Prozesse führen zu Maxima in der Inneren Reibung und zu einer charakteristischen Modulerniedrigung.Es wird gezeigt, daß die gefundenen Maxima der Inneren Reibung - bis auf das bekannte, von eng benachbarten Paaren erzeugte 19 K Maximum - durch Defektcluster verursacht wurden. Insbesondere konnte eine Erhöhung der Inneren Reibung bei sehr tiefen Temperaturen im Gegensatz zur Interpretation in einer anderen Arbeit ebenfalls eindeutig als Reibungsmaximwn identifiziert werden. Im übrigen zeigen diese Messungen, daß die Temperaturabhängigkeit der Inneren Reibung und des Moduleffektes weitgehend identisch ist mit der, die nach Bestrahlung mit Neutronen und $\alpha$-Teilchen beobachtet wird

MECHANICAL RELAXATION STUDIES OF POINT DEFECTS IN METALS

This review focusses on three main topics. First, self - interstitial atoms in pure A1 (fcc) and pure Mo (bcc). The emphasis lies on a comparison between mechanical relaxation (MR) measurements and diffuse X-ray scattering (DXS) experiments. Second, self - interstitial atom solute-atom complexes in dilute alloys and third , Zener relaxation in Ag-Zn in thermal equilibrium and during irradiation will be discussed

ELASTIC AFTER EFFECT STUDIES OF MOLYBDENUM AFTER ELECTRON IRRADIATION AT 4.7 K

The self-interstitial in bcc Mo is expected to have the dumbbell configuration. These dumbbells should therefore be able to reorient and eventually migrate simultaneously similar to dumbbells in the fcc-metals. Because of the large shape parameters δ λ of the self-interstitial in Mo as determined from Huang-scattering experiments, they should give rise to a large anelastic relaxation process. The identification of this process was the main aim of the present work. A relaxation process with the expected properties has however not been found after low temperature electron irradiation. It is concluded that the self-interstitials in Mo undergo a two dimensional migration without reorientation

MODELS FOR FROZEN-FREE-SPLIT PHENOMENA IN e- -IRRADIATED Al AND Al-Fe

Samples of pure Al and Al containing 400 atppm Fe have been irradiated with electrons at 4.2K and annealed at subsepuently higher temperatures. During the annealing program in pure Al, the growth and decay of two pairs of mechanical relaxation peaks was observed, and in Al-Fe of one pair. The members of each pair grow and decay in a parallel fashion. They are explained as being due to the stress induced occupation of two different sets of elastic energy levels via two different relaxation modes by the reorientation of the same defect. For the pairs in pure Al and for the pair observed in Al-Fe atomistic models are given based on computer simulation studies

INTERNAL FRICTION STUDIES OF HEAVY INTERSTITIAL IMPURITY ATOMS

A systematic internal friction study of irradiation-induced interstitial defects in dilute Ag alloys was carried out by employing a newly developed multiple sample holder. Internal friction spectra were obtained after irradiation by 3 MeV electrons at 5 K and after several subsequent annealing treatments. The multiple sample holder provides a uniform treatment of six samples in both irradiation and mechanical test conditions

TRAPPING OF SELF-INTERSTITIALS AT OVERSIZED IMPURITIES IN Al-Mg AND Cu-In AND UNDERSIZED IMPURITIES IN Al-Fe

Several IF-peaks have been observed in Al-0.04at% Fe, Al-0.01at% Mg and Cu-0.025at% In after electron irradiations. These peaks can all be related to reorientation processes of point-defect complexes consisting of self-interstitial and impurity atoms. The activation energies and preexponential factors are found in a range which is characteristic for interstitial-atom jumps. The peak behaviour during thermal annealing treatments reveal the trapping-strength of impurity atoms for migrating self-interstitial-atoms