Kinetics of growth and coarsening of faceted hexagonal precipitates in an f.c.c. matrix—I. Experimental observations

K.E. Rajab; R.D. Doherty

doi:10.1016/0001-6160(89)90305-2

Observations are reported on the precipitation kinetics of a range of Al-Ag alloys under different conditions of aging temperature and supersaturation. For most of each precipitation reaction a large and constant aspect ratio is seen together with the thickening and lengthening rates expected for diffusion-controlled growth. The aspect ratios increase with mean precipitate spacing. The interpretation of the results is that at the start of the reaction thickening is inhibited due to a low density of growth ledges. The thickening inhibition causes an increase in the aspect ratio, continuing until the precipitates, growing on nonparallel {111} matrix habit planes, intersect each other. After intersection, growth ledges are generated and appear to have become sufficiently numerous to allow diffusion limited thickening. However observations of coarsening at both 406°C and at 225°C suggests that the thickening reaction is again inhibited, despite residual precipitate intersections, under the very low driving forces of the coarsening reaction. Nous rapportons des observations concernant la cinétique de précipitation d'une série d'alliages Al-Ag. dans différentes conditions de température de vieillissement et de sursaturation. Dans la plupart des réactions de précipitation, on observe simultanément un rapport d'aspect élevé et constant, et des vitesses d'allongement et d'épaississement caractéristiques d'une croissance contrôlée par la diffusion. Le rapport d'aspect augmente avec la distance moyenne entre précipités. Pour interpréter les résultats, on suppose que la faible densité des bords de marches de croissance, en début de réaction, empoĉhe l'épaississement, ce qui provoque un accroissement du rapport d'aspect, jusqu'à ce que les précipités, qui grossissent suivant les plans d'accolement {111} non parallèles de la matrice, arrivent au contact les uns des autres. Après intersection des précipités, des bords de marches de croissance sont créés et semblent assez nombreux pour permettre un épaississement limité par la diffusion. Cependant, le grossissement que l'on observe à la fois à 406°C et à 225°C suggère que la réaction d'épaississement est à nouveau interrompue, malgré l'intersection des précipités résiduels, pour les forces motrices très faibles de la réaction de grossissement. Beobachtungen zur Kinetik der Ausscheidungsbildung in einer Reihe von Al-Ag-Legierungen unter verschiedenen Bedingungen von Auslagerungstemperatur und übersättigung werden beschrieben. Bei den meisten dieser Ausscheidungs reaktionen findet sich ein groβes und konstantes Verhältnis zwischen Lateral und Dickenausdchnung (Aspektverhältnis), zusammen mit den für diffusions-gesteuertes Wachstum erwarteten Längen- und Dickenwachstumsraten. Die Aspektverhältnisse nehmen mit dem mittleren Abstand der Ausscheidungen zu. Die Interpretation dieser Ergebnisse ist, daβ zu Beginn der Reaktion das Dickenwachstum unterbunden ist, da eine nur geringe Dichte an Stufen an der Ausscheidungsoberfläche vorhanden ist. Dadurch nimmt das Aspektverhältnis zu, welches sich fortsetzt, bis die auf nichtparallelen {111}-Ebenen wachsenden Ausscheidungen sich gegenseitig schneiden. Danach werden Wachstumsstufen gebildet, offensichtlich in ausreichender Zahl, um diffusionsbegrenztes Dick-enwachstum zu erlauben. Allerdings legen die Beobachtungen der Vergröberung bei 406°C und 225°C nahe, daβ die Verdickungsreaktion dann wieder behindert wird, trotz der noch vorhandenen sich schneidenden Ausscheidungen, weil die treibenden Kräfte der Vergröberung sehr klein geworden sind.

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