In situ transmission electron microscopy observations showed that one or more liquid Pb nanoinclusions attached to fixed dislocation segment in an Al matrix exhibit quasi-one-dimensional thermal motion localized near the dislocation line as fixed segments are traps for the nanoinclusions. The use of longitudinal component of the trajectories of their thermal motion makes it possible to determine the diffusion coefficients of individual nanoinclusions in a wide range of temperatures and sizes. To determine the diffusion coefficients, the root–mean-square displacement of a one-dimensional Brownian oscillator under the action of a linear restoring force as a function of movement time, obtained by M. Smoluchowski, was used. However, this expression does not quite correctly describe the thermal motion of an inclusion attached to a dislocation segment fixed at its ends as this expression does not take into account the deceleration of inclusion near its fixed ends that leads to underestimation of the value of diffusion coefficient of the inclusion. In the present work, this equation is modified. The application of the modified equation demonstrates that it quite better describes the behavior of experimental dependences of a root mean squared displacement of liquid Pb nanoinclusions attached to fixed dislocation segments in Al matrix on movement time, than the equation used before. This made it possible to significantly increase the accuracy of determination of diffusion coefficients of the nanoinclusions.
In situ наблюдения с помощью просвечивающей электронной микроскопии показали, что одно или несколько нановключений жидкого Pb, связанных с закрепленным дислокационным сегментом в матрице Al, демонстрируют квазиодномерное тепловое движение, локализованное вблизи линии дислокации, так как закрепленные сегменты являются ловушками для включений. Использование продольной компоненты траекторий теплового движения включений дает возможность определять коэффициенты диффузии индивидуальных нановключений разного размера в широком интервале температур. Для определения коэффициентов диффузии нановключений использовано выражение, выведенное М. Смолуховским для среднеквадратичного смещения одномерного броуновского осциллятора, находящегося под действием линейной возвращающей силы. Однако это выражение не вполне корректно описывает тепловое движение включения на дислокационном сегменте с закрепленными концами, т. к. оно не учитывает торможение включения вблизи закрепленных концов, что приводит к недооценке величины коэффициента диффузии включения. В настоящей работе модифицировано уравнение, которое использовали для определения коэффициентов диффузии ранее. Применение модифицированного уравнения для определения коэффициентов диффузии нановключений жидкого Pb, связанных с закрепленными дислокационными сегментами в матрице Al, показало, что оно значительно лучше описывает поведение экспериментальных зависимостей среднеквадратичного смещения включений от времени, чем уравнение, использованное ранее. Это позволило значительно повысить точность определения коэффициентов диффузии нановключений.