MULTIPLICITY OF GRAIN BOUNDARY STRUCTURES : VACANCIES IN BOUNDARIES AND TRANSFORMATIONS OF THE BOUNDARY STRUCTURE

Un nombre de structures non-équivalentes ont été trouvées dans les études atomistiques des joints de grains périodiques. Ces structures peuvent se transformer mutuellement en ôtant, ou en ajoutant des lamelles d'atomes qui sont parallèles aux joints [19]. Cette multiplicité résultante des structures est très extensive pour des joints de grains généraux avec de longues périodes. On montre ici que les configurations de lacune d'énergie plus basse dans les joints de grain correspondent à la présence locale des unités de structures alternatives, alors que l'absorption ou l'émission des lacunes à un joint peuvent être regardées comme des transformations structurelles locales. Alors, quand la température monte et la concentration équilibre des lacunes monte, on augmente le désordre correspondant à la présence de diverses unités alternatives dans le joint. Ceci peut arriver ou graduellement, ou par une transformation du type ordre-désordre. On montre aussi que l'accumulation de lacunes ou d'impuretés dans le joint peut provoquer des transformations de glissement entre des structures de joint alternatives, conduisant en même temps à la migration des joints. Nous abordons ici l'importance de ces divers genres de transformations structurales pour les phénomènes qui se produisent dans les joints de grain.A number of non-equivalent structures have been found in the atomistic studies of periodic grain boundaries. These can transform into each other by removal or insertion of layers of atoms parallel to the boundary [19]. The ensuing multiplicity of structures is very extensive for long period, general, boundaries. We show here that low energy configurations of vacancies in grain boundaries correspond to the local presence of units of alternative structures so that absorption or emission of vacancies at a boundary can be regarded as local structural transformations. Hence, as the temperature rises and the equilibrium concentration of vacancies increases the disorder corresponding to occurrence of various alternative units in the boundary increases. This may happen either gradually or through an order-disorder transformation. It is further shown that accumulation of vacancies or impurities in the boundary may induce shear transformations between the alternative boundary structures which leads at the same time to the migration of the boundary. The significance of these different structural transformations for various grain boundary phenomena is discussed