The significance of grain boundaries in high-temperature creep

Abstract

The grain boundaries of a polycrystal playa dual role in high-temperature creep. First, they may act as sources and sinks for vacancies, so that a vacancy flow is generated from those boundaries under tension to those under compression. This diffusive flux further requires the relative movement of adjacent grains to maintain specimen coherency. Second, individual grains may move relative to each other under conditions where stress-directed vacancy diffusion is relatively unimportant. This process, known generally as grain boundary sliding, is of particular significance since it leads to premature fracture of the material. These two types of mechanism are reviewed in terms of a general rate equation for steady-state creep. Résumé Les joints de grains d'un polycristal jouent un double rôle dans le fluage à haute température. Premièrement, ils peuvent agir comme sources et puits de lacunes, c'est-àdire qu'un flux de lacunes s'établit des joints sous tension vers les joints en compression. Ce flux de diffusion nécessite d'autre part un mouvement relatif des joints adjacents afin de maintenir la cohérence de l'échantil-Ion. Deuxièmement, chaque grain individuellement peut se déplacer par rapport à ses voisins dans les conditions où la diffusion de lacunes induite par les contraintes est relativement négligeable. Ce mécanisme, connu énéralement sous le terme de glissement des joints de grains, revet une importance particulière puisqu'il conduit à la fracture prematurèe du matériau. L'auteur passe en revue ces deux mécanismes dans le cadre d'une équation générale d'état du fluage à vitesse constante.