Influence of interfacial properties on the kinetics of precipitation and precipitate coarsening in aluminium-silver alloys

M. Ferrante; R.D. Doherty

doi:10.1016/0001-6160(79)90043-9

The lengths and thicknesses of hexagonal Ag 2Al precipitates in AI-Ag were studied under two conditions; firstly during free precipitate growth in supersaturated solid solutions before soft impingement and secondly during Ostwald Ripening. Measurement of the lengths and thicknesses of freely growing precipitates by optical microscopy and replica electron microscopy showed agreement with the kinetics expected for diffusion controlled growth of plate-like precipitates with the observed very large aspect ratios. However a study of the precipitates at the start of precipitation by transmission electron microscopy (TEM) showed initial inhibition of the thickening reaction which led to the large aspect ratios observed. This latter observation supports Aaronson's theory of precipitate morphology. The study of Ostwald Ripening showed two effects: firstly the retention of the large- non-equilibrium, aspect ratios and secondly a rapid increase of the mean precipitate length. A model, that successfully accounted for these observations was developed. The model was based on two assumptions, inhibited thickening at the low supersaturations of Ostwald Ripening, but diffusion limited lengthening. Nous avons étudié les longueurs et les épaisseurs des précipités de la phase Ag 2Al hexagonale dans Al-Ag, dans deux conditions; tout d'abord la croissance libre des précipités dans les solutions solides sursaturées avant rencontre, et ensuite dans la cas du mûrissement d'Ostwald. Les mesures par microscopie optique et par microscopie électronique sur répliques des longueurs et des épaisseurs de précipités au cours de leur croissance libre sont en accord avec les cinétiques attendues dans le cas de la croissance contrôlée par la diffusion de précipités en forme de plaquettes, d'un grand rapport des dimensions. Toutefois, une étude par microscopie électronique en transmission des premiers stades de la précipitation a mis en évidence une inhibition initiale de la réaction d'épaississement, qui conduit au grand rapport de dimensions observé. Cette observation confirme la théorie d'Aaronson sur la morphologie des précipités. L'étude du mûrissement d'Ostwald a permis de mettre en évidence deux phénomènes; tout d'abord la rétention hors d'équilibre d'un grand rapport des dimensions et ensuite une augmentation rapide de la longueur moyenne des précipités. Nous avons développé un modèle permettant de rendre compte de ces observations. Ce modèle repose sur deux hypothèses: un épaississement inhibé aux faibles sursaturations du mûrissement d'Ostwald, mais un allongement limité par la diffusion. Länge und Dicke von hexagonalen Ag 2Al-Ausscheidungen in Al-Ag wurden für zwei Bedingungen untersucht: während freiem Ausscheidungswachstum in übersättigten festen Lösungen und während der Ostwald-Vergröberung. Die Messungen bei Bedingungen freien Ausscheidungswachstums mittels optischer Mikroskopie und Abdruckelektronenmikroskopie stimmen überein mit der für diffusionskontrolliertes Wachstum von plattenähnlichen Ausscheidungen mit sehr groβen Seitenverhältnissen erwarteten Kinetik. Jedoch zeigt die durchstrahlungselektronenmikroskopische Untersuchung der Ausscheidungen im Anfangszustand, daβ die Verdickungsreaktion zu Anfang behindert wird, welches die groβen Verhältnisse bedingt. Die letzteren Beobachtungen stützen Aaronsons Theorie der Ausscheidungsmorphologie. Die Untersuchung der Ostwaldvergröberung ergab zwei Effekte; die Beständigkeit der groβen Nichtgleichgewichts-Seitenverhältnisse und ein rasches Ansteigen der mittleren Länge der Ausscheidungen. Ein diese Beobachtungen beschreibendes Modell wurde entwickelt: es basiert auf zwei Annahmen: behindertes Dickenwachstum bei der geringen Übersättigung der Ostwaldvergröberung, allerdings diffusionskontrolliertes Längenwachstum.

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