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In situ thermal annealing transmission electron microscopy of irradiation induced Fe nanoparticle precipitation in Fe–Si alloy

  • The typical experimental conditions inside a transmission electron microscope (TEM), such as ultra-high vacuum, high-energy electron irradiation, and surface effects of ultrathin TEM specimens, can be the origin of unexpected microstructural changes compared with that of bulk material during in situ thermal-annealing experiments. In this paper, we report on the microstructural changes of a Fe–15%Si alloy during in situ TEM annealing, where, in its bulk form, it exhibits an ordering transformation from D03 to B2 at 650 °C. Using a heating-pot type double tilt holder with a proportional–integral–differential control system, we observed the precipitation of α-Fe both at the sample surface and inside the sample. Surface precipitates formed via surface diffusion are markedly large, several tens of nm, whereas precipitates inside the specimen, which are surrounded by Fe-poor regions, reach a maximum size of 20 nm. This unexpected microstructural evolution could be attributed to vacancies onThe typical experimental conditions inside a transmission electron microscope (TEM), such as ultra-high vacuum, high-energy electron irradiation, and surface effects of ultrathin TEM specimens, can be the origin of unexpected microstructural changes compared with that of bulk material during in situ thermal-annealing experiments. In this paper, we report on the microstructural changes of a Fe–15%Si alloy during in situ TEM annealing, where, in its bulk form, it exhibits an ordering transformation from D03 to B2 at 650 °C. Using a heating-pot type double tilt holder with a proportional–integral–differential control system, we observed the precipitation of α-Fe both at the sample surface and inside the sample. Surface precipitates formed via surface diffusion are markedly large, several tens of nm, whereas precipitates inside the specimen, which are surrounded by Fe-poor regions, reach a maximum size of 20 nm. This unexpected microstructural evolution could be attributed to vacancies on Si sites, which are induced due to high-energy electron irradiation before heating, as well as enhanced thermal diffusion of Fe atoms.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Y. Shimada, Yuki IkedaORCiD, K. Yoshida, M. Sato, J. Chen, Y. Du, K. Inoue, Robert MaaßORCiD, Y. Nagai, T. Konno
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Applied Physics
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.0 Abteilungsleitung und andere
Verlag:AIP Publishing
Jahrgang/Band:131
Ausgabe/Heft:16
Aufsatznummer:164902
Erste Seite:1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:In situ thermal-annealing experiment; Microstructural changes of a Fe Si alloy; Microstructural evolution
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1063/5.0070471
ISSN:0021-8979
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.05.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:21.11.2022
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