Formation and Application of Grain Boundary Serrations

Abstract

Serrations develop in the grain boundaries (GB) of many metals and alloys as a result of local migrations to absorb dislocation walls. The serrations form only under deformation conditions where the subgrains reach about 2–10 μm in diameter; the conditions of temperature and strain rate depend on the metal and the effects of alloying on dynamic recovery. The small serrations evidently diminish GB sliding, making lattice deformation rate controlling. If the conditions are changed to produce lower strain rates, then initial serrations increase the creep life. In alloys with limited dynamic recovery, the serrations are also related to initiation of dynamic recrystallization, which is very important in preventing progression of GB cracking, and thus increasing the ductility in hot-forming operations. The formation of serrations or of a necklace of fine recrystallized grains along the GB of large grains (with good creep resistance) are noted for improving fatigue resistance.

Résumé

Des dentelures se développent dans les joints de grains (GB) de plusieurs métaux et alliages, résultat de migrations locales pour absorber les murs de dislocation. Les dentelures se forment seulement sous les conditions de déformations où les sous-grains atteignent à peu près 2–10 μm de diamètre; les conditions de température et la vitesse de déformation dépendent du métal et les effets d'alliages de l'adoucissage dynamique. Les petites dentelures diminuent de manière évidente le glissement des GB, ce qui fait que la vitesse de déformation est contrôlée par le réseau. Si on change les conditions de façon à produire des vitesses de déformation moins grandes, les dentelures initiales augmentent la durée de vie en fluage. Dans les alliages á faible adoucissage dynamique, les dentelures sont aussi reliées à l'initiation de la recristallisation, ce qui est très important pour prévenir la progression de fissurations de GB et donc accroître la malléabilité dans les opérations de formage à chaud. La formation de dentelures ou de colliers de grains fins recristallisés le long des GB de gros grains (avec une bonne résistance au fluage) sont remarquables pour leur résistance accrue à la fatigue.