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Early stages of liquid-metal embrittlement in an advanced high-strength steel

  • Grain-boundary degradation via liquid-metal embrittlement (LME) is a prominent and long-standing failure process in next generation advanced high-strength steels. Here we reveal, well ahead of the crack tip, the presences of nano-scale grains of intermetallic phases in Zn-infiltrated but uncracked grain boundaries with scanning- and 4D transmission electron microscopy. Instead of the often-reported Znrich Fe-Zn intermetallics, the nano-scale phase in the uncracked infiltrated grain boundaries is identified as the G-phase, and its presence reveals the local enhancement of strain heterogeneities in the grain boundary network. Based on these observations, we argue that intermetallic phase formation is not occurring after cracking and subsequent liquid Zn infiltration but is instead one of the primary nanoscopic drivers for grain-boundary weakening and crack initiation. These findings shift the focus of LME from micro- and meso-scale crack investigations to the very early stagesGrain-boundary degradation via liquid-metal embrittlement (LME) is a prominent and long-standing failure process in next generation advanced high-strength steels. Here we reveal, well ahead of the crack tip, the presences of nano-scale grains of intermetallic phases in Zn-infiltrated but uncracked grain boundaries with scanning- and 4D transmission electron microscopy. Instead of the often-reported Znrich Fe-Zn intermetallics, the nano-scale phase in the uncracked infiltrated grain boundaries is identified as the G-phase, and its presence reveals the local enhancement of strain heterogeneities in the grain boundary network. Based on these observations, we argue that intermetallic phase formation is not occurring after cracking and subsequent liquid Zn infiltration but is instead one of the primary nanoscopic drivers for grain-boundary weakening and crack initiation. These findings shift the focus of LME from micro- and meso-scale crack investigations to the very early stages immediately following Zn diffusion, after which secondary phase nucleation and growth emerge as the root-cause for failure.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Yuki Ikeda, R. Yuan, A. Chakraborty, H. Ghassemi-Armaki, J. M. Zuo, Robert MaaßORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials Today Advances
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.0 Abteilungsleitung und andere
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:13
Ausgabe/Heft:196
Erste Seite:1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:4-Dimensional scanning transmission; Advanced high strength steels; Liquid metal embrittlement; Transmission electron microscopy; electron microscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1016/j.mtadv.2021.100196
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-539716
ISSN:2590-0498
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:13.12.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:30.12.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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