Magnetisch gesteuerte Korngrenzenbewegung, Textur- und Kornmikrostrukturentwicklung in Zn

• Applicant: Professor Dr. Dmitri A. Molodov
• Subject Area: Thermodynamics and Kinetics as well as Properties of Phases and Microstructure of Materials
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 112250542

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Das Ziel des Projekts war die systematische Untersuchung der Dynamik und Gestaltbildung strukturell verschiedener Korngrenzen in Zn-Bikristallen sowie der Textur- und Mikrostrukturentwicklung in polykristallinem Zn unter Wirkung eines magnetischen Feldes. Zu diesem Zweck wurde die Bewegung zahlreicher symmetrischer und asymmetrischer Kippsowie allgemeiner Korngrenzen mit Desorientierungwinkeln im Bereich 60°- 90°, hauptsächlich unter der Wirkung eines starken Magnetfelds, aber auch unter kapillarer Triebkraft untersucht. Die gemessene Korngrenzenbeweglichkeit zeigte eine deutliche Abhängigkeit sowohl von der Desorientierung der Körner als auch von der Inklination der Korngrenze. Die Aktivierungsparameter der Korngrenzenbewegung unterschieden sich dabei deutlich je nach Korngrenzengeometrie und Art der treibenden Kraft sowie von den Aktivierungsparametern für Diffusionsprozesse. Dies wurde als Zeichen dafür interpretiert, dass sich der grundlegende Mechanismus der Korngrenzenbewegung in diesem Fall von der Diffusion individueller Atome unterscheidet und zudem ja nach Korngrenzengeometrie und/oder treibender Kraft ändert. Aus dem gleichzeitigen Wirken kapillarer und magnetischer Triebkräfte auf Korngrenzen mit räumlich fixierten Seitenpunkten wurde versucht die Korngrenzenenergie zu bestimmen. Aus den Messdaten konnte eine obere Schranke für die Energie der Korngrenze gewonnen werden, die gut mit bisherigen Messungen anhand von polykristallinem Zn übereinstimmt. Ebenfalls untersucht wurde der Einfluss eines während des Heizvorgangs wirkenden Magnetfelds auf die Texturentwicklung beim Glühen von kaltgewalzten Blechen aus niedrig legiertem Zn-1.1%Al. Hier konnte ein deutlicher Einfluss der magnetischen Triebkräfte beobachtet werden, der dazu führt dass die energetisch günstigere der beiden dominanten Walztextur- Komponenten auf Kosten der anderen zunimmt. Durch Einzelorientierungsmessungen mit EBSD konnte die durch den Einfluss des Magnetfeldes hervorgerufene spezifische Änderung der Kornwachstumskinetik als Ursache für die Texturänderung identifiziert werden.

Publications

• “Interface migration in metals (IMM): «Vingt Ans Après» (Twenty Years Later)”, Intern Journal Mater Research 100 (2009) 461
  D. A. Molodov, L. S. Shvindlerman
  
• “Migration of specific planar grain boundaries in bicrystals: application of magnetic fields and mechanical stresses”, Frontiers of Mater. Sci. in China 4 (2010) 291
  D. A. Molodov, T. Gorkaya, Chr. Günster, G. Gottstein
  
• „Magnetically driven migration of specific planar grain boundaries in Zn bicrystals”, Scripta Mater. 63 (2010) 300
  Chr. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein
  
• “Grain Boundary Migration and Grain Growth Texture Evolution in Zn in a High Magnetic Field”, Materials Sci. Forum 702- 703 (2012) 635
  Chr. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein
  
• “In-situ Measurements of Magnetically Driven Grain Boundary Migration in Zn bicrystals”, Materials Sci. Forum 715-716 (2012) 467
  Chr. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein
  
• „A novel experimental approach to determine the absolute grain boundary energy”, Philos. Mag. 92 (2012) 4588
  D. A. Molodov, Ch. Günster, G. Gottstein, L. S. Shvindlerman
  
• "Magnetically Controlled Grain Boundary Migration and Microstructure Evolution in Zn”, Defect and Diffusion Forum 333 (2013) 101
  Chr. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein
  
• „Migration of grain boundaries in Zn”, Acta Mater. (2013)
  Chr. Günster, D. A. Molodov, G. Gottstein