RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Cтатьи, принятые к публикации
Конференции и симпозиумы


Фазовые превращения на границах зёрен и с их участием

, ,
Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН, ул. Академика Осипьяна 2, Черноголовка, Московская обл., 142432, Российская Федерация

На границах зёрен (межкристаллитных границах) в твердых телах, как и в объёме, могут происходить разнообразные фазовые превращения. Во-первых, это фазовые превращения огранения — потери огранки. Они могут быть как первого, так и второго рода (непрерывными). Грани (фасетки) на границах зёрен (ГЗ) параллельны плотноупакованным плоскостям общей для двух зерен сверхрешетки совпадающих узлов. При понижении температуры появляются равновесные грани со все большими индексами. При повышении температуры ГЗ могут вовсе потерять огранку. Во-вторых, это фазовые переходы от неполного смачивания ГЗ расплавом или второй твердой фазой к полному смачиванию и обратно. Фазовые переходы смачивания на ГЗ тоже могут быть как первого, так и второго рода (непрерывными). При этом смачивающая фаза — это "настоящая" объемная фаза как угодно большой толщины. И наконец, в-третьих, на ГЗ могут образовываться тонкие прослойки зернограничной фазы, когда решетки двух соседних зерен все еще взаимодействуют сквозь нее друг с другом. Эта фаза (например квазижидкая) устойчива на ГЗ, но неустойчива в объеме и образуется, например, в результате фазовых превращений предсмачивания, предплавления или псевдонеполного смачивания. Фазовые превращения на ГЗ существенно влияют на свойства поликристалла в целом и приводят к появлению новых зернограничных линий на объемных фазовых диаграммах.

Ключевые слова: границы зёрен, фазовые превращения, огранение, потеря огранки, смачивание, предсмачивание, предплавление, псевдонеполное смачивание, комлексии, фазовые диаграммы, сегрегация, адсорбция, массоперенос
PACS: 61.50.Ks, 62.20.F−, 64.60.Cn, 64.70.K− (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.04.040018
Цитата: Страумал Б Б, Когтенкова О А, Горнакова А С "Фазовые превращения на границах зёрен и с их участием" УФН, принята к публикации

23 апреля 2025

English citation: Straumal B B, Kogtenkova O A, Gornakova A S “Phase transformations at grain boundaries and with their participation” Phys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.04.040018

Список литературы (174) ↓ Похожие статьи (10)

  1. Gibbs J W Trans. Connecticut Acad. 3 343 (1878)
  2. Gibbs J W On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1928)
  3. Hoffman D W, Cahn J W Surf. Sci. 31 368 (1972)
  4. Cahn J W, Hoffman D W Acta Metall. 22 1205 (1974)
  5. Curie P Bull. Soc. Min. France 8 145 (1885)
  6. Вульфъ Г В Тр. Варшавск. общ. естествоисп.
  7. Wulff G Zeitschrift f. Krystallogr. 34 449 (1901)
  8. Ландау Л Д Собрание трудов 119--125
  9. Burton W K, Cabrera N Disc. Faraday Soc. 5 33 (1949)
  10. Burton W K, Cabrera N, Frank F C Phil. Trans. Roy. Soc. London A 243 299 (1951)
  11. Чернов А А УФН 73 277 (1961)
  12. Андреев А Ф ЖЭТФ 80 2042 (1981)
  13. Марченко В И ЖЭТФ 81 1141 (1981)
  14. Landa A J. Non-Cryst. Solids 767 (1996)
  15. Gravil P A, Holloway S Phys. Rev. B 53 11128 (1996)
  16. Heyraud J C, M<$>dot {rm e}<$>tois J J J. Crystal Growth 84 503 (1987)
  17. Heyraud J C, M<$>dot {rm e}<$>tois J J J. Crystal Growth 50 571 (1980)
  18. Heyraud J C, M<$>dot {rm e}<$>tois J J J. Crystal Growth 98 355 (1989)
  19. Rottman C, Wortis R Phys. Rev. B 29 328 (1984)
  20. Wagner R Phys. Rev. Lett. 76 263 (1996)
  21. Фрадков В Е, Швиндлерман Л С Поверхность. Физика, химия, механика 11 50 (1982)
  22. Косевич В М, Байзульдин Б М ФММ 48 (2) 442 (1979)
  23. Muschik T Z. Metallkd. 84 596 (1993)
  24. Muschik T Acta Metall. Mater. 41 2163 (1993)
  25. Barg A, RabkE, Gust W Acta Metall. Mater. 43 4067 (1995)
  26. Krakow W, Smith D A Ultramicroscopy 22 47 (1987)
  27. Hsieh T E, Balluffi R W Acta Metall. 37 2133 (1989)
  28. Prokofjev S I Def. Diff. Forum 1141 (2001)
  29. Ratanaphan S Acta Mater. 88 346 (2015)
  30. Schuh C A, Kumar M, King E J. Mater. Sci. 40 847 (2005)
  31. JY J. Mater. Sci. 50 5191 (2015)
  32. Randle V Acta Mater. 56 2363 (2008)
  33. Olmsted D L, Foiles S M, Holm E A Acta Mater. 57 3694 (2009)
  34. Beladi H, Rohrer G S Acta Mater. 61 1404 (2013)
  35. Beladi H, Rohrer G Metall. Mater. Trans. A 44 115 (2013)
  36. Glowinski K, Morawiec A J. Mater. Sci. 49 3936 (2014)
  37. Ratanaphan S, Yoon Y, Rohrer G S J. Mater. Sci. 49 4938 (2014)
  38. Straumal B B Interf. Sci. 9 287 (2001)
  39. Straumal B B, Shvindlerman L S Acta Metall. 33 1735 (1985)
  40. Straumal B B, Polyakov S A, Mittemeijer E J Acta Mater. 54 167 (2006)
  41. Taylor J E, Cahn J W, Handwerker C A Acta Metall. Mater. 40 1443 (1992)
  42. Cahn J W, Carter W C Metall. Mater. Trans. A 27 1431 (1996)
  43. Maksimova E L, Shvindlerman L S, Straumal B B Acta Metall. 36 1573 (1988)
  44. Wolf U Philos. Mag. A 66 991 (1992)
  45. Ernst F Zt. Metallkd. 87 911 (1996)
  46. Forwood C T, Clarebrough L M Acta Metall. 32 757 (1984)
  47. Clarebrough L M, Forwood C T Phys. Stat. Sol. A 60 51 (1980)
  48. Merkle K L, Wolf D Phil. Mag. A 65 523 (1992)
  49. Goodhew P J, Tan T Y, Balluffi R W Acta Metall. 26 557 (1978)
  50. Ernst F Zt. Metallkd. 87 911 (1996)
  51. Wolf U Phil. Mag. A 66 991 (1992)
  52. Ernst F Phys. Rev. Lett. 69 620 (1992)
  53. Hofmann D, Finnis M W Acta Metall. Mater. 42 3555 (1994)
  54. Brown J A, MishY Phys. Rev. B 13 134118 (2007)
  55. Keshishev K O, ParshA Ya, BabkA V Sov. Phys. JETP 53 362 (1981)
  56. Heyraud J C, Metois J J Acta Metal. 28 1789 (1980)
  57. Heyraud J C, Metois J J Surf. Sci. 128 334 (1983)
  58. Fisher D S, Weeks J D Phys. Rev. Lett. 50 1077 (1983)
  59. Nozieres P, Gallet F J. Phys. 48 353 (1987)
  60. Berezinskii V L Sov. Phys. JETP 32 493 (1971)
  61. Berezinskii V L Sov. Phys. JETP 34 610 (1972)
  62. Kosterlitz J M, Thouless D J J. Phys. C 6 1181 (1973)
  63. Grimmer H, Bollmann W, Warrington D T Acta Cryst. A 30 197 (1974)
  64. RybV V, Perevesentsev V N Sov. Phys. Solid State 17 2103 (1975)
  65. Gallagher P C J Metall. Trans. 1 2429 (1970)
  66. Murr E Interfacial Phenomena in Metals and Alloys (Boston: Addison Wesley, 1975)
  67. Pokrovsky V L, Talapov A L Phys. Rev. Lett. 42 65 (1979)
  68. Andreev A F Sov. Phys. JETP 53 1063 (1981)
  69. Wolf P E, Balibar S, Gallet F Phys. Rev. Lett. 51 1366 (1983)
  70. Kogtenkova O Zt. Metallkd. 96 216 (2005)
  71. Protasova S G, Kogtenkova O A, Straumal B B Mater. Sci. Forum 558 949 (2007)
  72. Straumal B B Zt. Metallkd. 96 161 (2005)
  73. Straumal B B Phys. Rev. Lett. 92 196101 (2004)
  74. Straumal B B J. Mater. Sci. 40 871 (2005)
  75. Arenhold K Surf. Sci. 1160 (1998)
  76. Straumal B, Sursaeva V, Baretzky B Scripta Mater. 62 924 (2010)
  77. Bruggeman G A, Bishop G H, Hartt W H The Nature and Behaviour of Grain Boundaries (Ed. H Hu) (New York, London: Plenum, 1972) p. 71
  78. Sursaeva V G Acta Mater. 56 2728 (2008)
  79. Rottman C, Wortis M Phys. Rev. B 24 6274 (1981)
  80. Straumal B B, Gornakova A S, Sursaeva V G Crystallogr. Rep. 54 1070 (2009)
  81. NakhodkN, Kulish N, Rodionova T Phys. Status Sol. A 207 316 (2010)
  82. NakhodkN, Kulish N, Rodionova T J. Cryst. Growth 381 65 (2013)
  83. Chen J Superlatt. Miscrostruct. 36 369 (2004)
  84. Kim Y J JOM 66 2288 (2014)
  85. Kumar A K N, Watabe M, Kurokawa K Vacuum 88 88 (2013)
  86. Yoshino T Contrib. Mineral. Petrol. 152 169 (2006)
  87. Straumal B, Gust W, Molodov D Interf. Sci. 3 127 (1995)
  88. Straumal B B Phys. Rev. B 78 054202 (2008)
  89. Sch<$>ddot {rm o}<$>lhammer J Interf. Sci. 9 43 (2001)
  90. Straumal B B J. Mater. Sci. 45 2057 (2010)
  91. L<$>acute {rm o}<$>pez G A, Mittemeijer E J, Straumal B B Acta Mater. 52 4537 (2004)
  92. Страумал Б Б Письма в ЖЭТФ 100 596 (2014); Straumal B B JETP Lett. 100 535 (2014)
  93. Straumal B B Materials 14 7506 (2021)
  94. Cahn J W J. Chem. Phys. 66 3667 (1977)
  95. Ebner C, Saam W F Phys. Rev. Lett. 38 1486 (1977)
  96. de Gennes P G Rev. Mod. Phys. 57 827 (1985)
  97. Sullivan D E, Telo da Gama M M Fluid Interfacial Phenomena (Ed. C A Croxton) (New York: Wiley, 1986)
  98. Dietrich S Phase Transitions and Critical Phenomena Vol. 12 (Eds C Domb, J L Lebowitz) (London: Academic Press, 1988)
  99. Schick M Liquids at Interfaces, in Les Houches Session XLVIII 1988 (Eds J Charvolin et al.) (Amsterdam: Elsevier, 1990)
  100. Bonn D, Ross D Rep. Prog. Phys. 64 1085 (2001)
  101. Passerone A, Eustathopoulos N, Desr<$>acute {rm e}<$> P J Less-Common Metals 52 37 (1977)
  102. Passerone A, Sangiorgi R, Eustathopoulos N Scripta Metall. 16 547 (1982)
  103. Eustathopoulos N Int. Met. Rev. 28 189 (1983)
  104. Straumal B B Grain Boundary Phase Transitions (M.: Nauka Publ., 2003)
  105. Straumal B Acta Metall. Mater. 40 939 (1992)
  106. Straumal B, Molodov D, Gust W Interface Sci. 3 127 (1995)
  107. Straumal B, Gust W, Watanabe T Mater. Sci. Forum 411 (1999)
  108. Noskovich O I Acta Metall. Mater. 39 3091 (1991)
  109. Straumal B B Acta Metall. Mater. 40 795 (1992)
  110. Chang L-S Acta Mater. 47 4041 (1999)
  111. Straumal B Nanomaterials by severe plastic deformation. Fundamentals--Processing--Applications (Eds M J Zehetbauer, R Z Valiev) (VCH Weinheim: J. Wiley, 2004)
  112. Pezzotti G, Nakahira A, Tajika M J. Eur. Ceram. Soc. 20 1319 (2000)
  113. Furukawa Y J. Ceram. Soc. Japan 104 900 (1996)
  114. Elfwing M, Osterlund R, Olsson E J. Amer. Ceram. Soc. 83 2311 (2000)
  115. Wang H, Chiang Y-M J. Amer. Ceram. Soc. 81 89 (1998)
  116. Tanaka I Amer. Ceram. Soc. 77 911 (1998)
  117. Molodov D A Phil. Mag. Lett. 72 361 (1995)
  118. Straumal B Crystals 13 1538 (2023)
  119. Protasova S G J. Mater. Sci. 49 4490 (2014)
  120. Straumal B B Phys. Metal. Metallogr. 113 1244 (2012)
  121. Straumal B B Phys. Stat. Sol. B 248 581 (2011)
  122. Straumal B, Sluchanko N E, Gust W Def. Diff. Forum 185 (2001)
  123. Islam S H, Qu X, He X Powder Metal. 50 11 (2007)
  124. Wei D Q, Meng Q C, Jia D C Ceram. Internat. 33 221 (2007)
  125. Solek K P, Kuziak R M, Karbowniczek M Arch. Metall. Mater. 52 25 (2007)
  126. Ji Z S, Hu M L, Zheng X P J. Mater. Sci. Technol. 23 247 (2007)
  127. Shatilla Y A, Loewen E P Nuclear Technol. 151 239 (2005)
  128. Dietrich S, Schick M Phys. Rev. B 31 4718 (1985)
  129. Saam W F, Shenoy V B J. Low Temp. Phys. 101 225 (1995)
  130. Shenoy V B, Saam W F Phys. Rev. Lett. 75 4086 (1995)
  131. Dietrich S, Napiorkowski M Phys. Rev. A 43 1861 (1991)
  132. Indekeu J O, van Leeuwen J M J Physica C 251 290 (1995); Indekeu J O, van Leeuwen J M J Physica A 236 114 (1997)
  133. Boulter C J, Clarysse F Phys. Rev. E 2472 (1999)
  134. Ross D, Bonn D, Meunier J Nature 400 737 (1999)
  135. Pfohl T, Riegler H Phys. Rev. Lett. 82 783 (1999)
  136. Bertrand E Phys. Rev. Lett. 85 1282 (2000)
  137. Ross D, Bonn D, Meunier J J. Chem. Phys. 114 2784 (2001)
  138. Rafa<>ъ S Phys. Rev. Lett. 92 245701 (2004)
  139. Rafa<>ъ S, Bonn D, Meunier J Physica A 358 97 (2005)
  140. SwaP S, Parry A O Europhys. Lett. 37 207 (1997)
  141. Parry A O, SwaP S Physica A 250 167 (1998)
  142. Indekeu J O J. Stat. Phys. 95 1009 (1999)
  143. Clarysse F, Boulter C J Physica A 278 356 (2000)
  144. Sartori A, Parry A O J. Phys. 679 (2002)
  145. Fenzl W Europhys. Lett. 64 64 (2003)
  146. Yochelis A, Pismen L M Coll. Surf. A 274 170 (2006)
  147. Ragil K Phys. Rev. Lett. 77 1532 (1996)
  148. Shahidzadeh N Phys. Rev. Lett. 80 3992 (1998)
  149. Straumal B B, Kogtenkova O, Zieba P Acta Mater. 56 925 (2008)
  150. Straumal B B Phil. Mag. Lett. 87 423 (2007)
  151. Straumal B Mater. Sci. Eng. A 495 126 (2008)
  152. Massalski T B(Eds) Binary Alloy Phase Diagrams (Materials Park OH: ASM International, 1993)
  153. Straumal B Acta Mater. 56 6123 (2008)
  154. Hasson G C, Goux C Scr. Metall. 5 889 (1971)
  155. Divinski S V Phys. Rev. B 71 104104 (2005)
  156. Pandit R, Schick M, Wortis M Phys. Rev. B 26 5112 (1982)
  157. Chang L-S J. Phase Equil. 18 128 (1997)
  158. Chang L-S Scripta Mater. 37 729 (1997)
  159. Chang L-S Defect Diff. Forum 156 135 (1998)
  160. Chang L-S Acta Mater. 47 4041 (1999)
  161. Straumal B, Sluchanko N E, Gust W Def. Diff. Forum 185 (2001)
  162. Straumal B Mittemeijer E Def. Diff. Forum 1343 (2001)
  163. Chang L-S Acta Mater. 55 335 (2007)
  164. Straumal B B Acta Mater. 53 247 (2005)
  165. Bian B Acta Mater. 245 118632 (2022)
  166. Prokoshkina D Acta Mater. 61 5188 (2013)
  167. Divinski S V, Reglitz G, Wilde G Acta Mater. 58 386 (2010)
  168. Zhang L Comput. Mater. 7 1 (2021)
  169. Hellman O C Microsc. Microanal. 6 437 (2000)
  170. Luo J Science 333 1730 (2011)
  171. Gupta V K Acta Mater. 55 3131 (2007)
  172. Korolev V Scr. Mater. 186 14 (2020)
  173. Yu Z Science 358 97 (2017)
  174. Zhou N Scr. Mater. 130 165 (2017)
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение