Liquid metal induced grain boundary embrittlement

  • Liquid metal embrittlement (LME) is a failure phenomenon in which a ductile metal undergoes brittle failure when it is stressed while in contact with a liquid metal. The Al-Ga system is chosen to investigate LME using multiscale approach. Comparing ab-initio calculated energies for a \(\Sigma\)3 and a \(\Sigma\)5 Al grain boundary and their corresponding surface energies in the presence and absence of Ga, we identify critical Ga concentrations, which result in a weakening of the mechanical strength of aluminium. The DFT calculations are combined with continuum methods, to study the embrittlement of aluminium in contact with gallium. Grain boundary wetting is modeled at the mesoscale. The wetting behavior results from a short ranged interaction between the solid-melt interfaces and is investigated using phase-field method. The grain boundary melting process along dry and overheated low angle grain boundaries is reported where the velocity depends on the aforementioned short-ranged interactions.
  • Flüssigmetall-Versprödung (LME) ist ein Abbauphänomen, bei dem ein duktiles Metall, wenn es in Kontakt mit flüssigem Metall beansprucht wird, Sprödbruch erleidet. Um LME zu untersuchen wurde, unter Verwendung des Multiskalenansatzes, das Al-Ga System gewählt. Verglichen mit ab-initio berechneten Energien für eine \(\Sigma\)3 und \(\Sigma\)5 Al Korngrenze und deren Oberflächenenergien in An- und Abwesenheit von Ga, identifizieren wir kritische Ga Konzentrationen, die in einer Abschwächung der mechanischen Festigkeit von Al resultieren. Um die Flüssigmetall-Versprödung von Al in Kontakt mit Ga zu studieren, wurden die Rechnungen der Dichtefunktionaltheorie mit den Kontinuumsmethoden verbunden. Die Korngrenzenbenetzung, die aus einer kurzreichweitigen Wechselwirkung resultiert, wird mithilfe des Phasenfeldmodells studiert. Der Prozess des Korngrenzenschmelzens entlang trockener und überhitzter Kleinwinkelkorngrenzen wird dargestellt, wobei die Geschwindigkeit von der kurzreichweitigen Wechselwirkung abhängt.

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Metadaten
Author:Venkata Sai Pavan Kumar BhogireddyGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-50410
Subtitle (English):A multi-scale study
Referee:Ingo SteinbachORCiDGND, Jörg NeugebauerGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2016/11/28
Date of first Publication:2016/11/28
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Maschinenbau
Date of final exam:2016/10/18
Creating Corporation:Fakultät für Maschinenbau
GND-Keyword:Flüssigmetall; Korngrenze; Versprödung; Dichtefunktionalformalismus; Phasenfeldmodell
Institutes/Facilities:Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau
faculties:Fakultät für Maschinenbau
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