Evolution of nanoscale precipitates in Al microalloyed with Sc and Er

Karnesky, Richard A.; Dunand, David C.; Seidman, David N.

doi:10.1016/j.actamat.2009.04.034

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“…where, k is a coarsening rate constant related to the temperature and the composition of the material [67][68][69], and n is the inverse time exponent [70]. Usually, T o " is much smaller than 7", and is therefore neglected [71].…”

Section: Precipitate Coarsening Theorymentioning

confidence: 99%

Developing Sc and Zr containing Al-B C metal matrix composites for high temperature applications /

Lai¹

2011

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RESUMEDans cette étude, nous nous intéressons principalement au développement de la coulée, et au durcissement structrural des composites à matrice métallique AI-B4C pour des applications à haute temperature. Le scandium et le zirconium ont été introduits dans le système AI-B4C, comme éléments d'alliage, et leurs effets sur la microstrcture, la réponse au vieillissement, les propriétés mécaniques et la stabilité thermique ont été étudiés.Afin de réaliser cette étude, un microscope optique, un microscope électronique à balayage et un microscope électronique à transmission ont été utilisés dans le but d'observer la microstructure de brut de coulée et celle obtenue après vieillissement, d'analyser les réactions interfaciales, la distribution des éléments d'alliage entre l'interface et la matrice ainsi que pour examiner l'évolution des précipités lors de la couleé et le vieillissement.La réponse au vieillissement et le durcissement structural de la matrice ont été suivis par des mesures de dureté 'Vickers'. Les propriétés mécaniques et la stabilité thermique à long terme des composites contenant Se et Zr ont été évaluées en utilisant des essais de dureté Vickers et Rockwell ainsi que des essais de compression.Dans le premier chapitre de cette étude, des plaques de B4C ont été immergées dans l'aluminium liquide contenant Se, Zr et Ti afin d'étudier les réactions interfaciales entre le B4C et l'aluminium liquide. Les effets de Se, Zr et Ti à l'interface en terme d'apports individuels et combinés ont été examinés. Les résultats montrent que les trois éléments réagissent avec B4C et forment des couches interfaciales, qui agissent comme des barrières de diffusion, dans le but de limiter la décomposition du B4C dans l'aluminium liquide. Ainsi, les réactions interfaciales et les produits de réaction dans chaque système ont été identifiés. En combinant le Se, Zr et Ti, une grande quantité de Ti est enrichie à l'interface, qui non seulement offre une protection appropriée au B4C mais aussi une réduction de la consomation de Se et Zr à l'interface.Dans le second chapitre, le scandium et le zirconium ont été introduits dans le composite Al-15vol.% B4C, présaturé par Ti et huit composites à diférents teneurs en Se et Zr ont été préparés par couleé conventionelle. Il a été constaté que le scandium favorise les réactions interfaciales avec B4C qui consomme partiellement le Se. L'ajout de Se procure un durcissement structural considerable dans les conditions de couleé conventionnelle et du pic de veiellissement. Afin d'obtenir un durcissement equivalent de Se dans les alliages binaires, environ le double de la quantité de Se est nécessaire pour les composites AI-B4C. Par contre, aucun produit de réaction majeur de Zr n'a été trouvé aux interfaces. En effet, la majeure partie de Zr se concentre dans la matrice pour le durcissenent structurale. La combinaison de Se et Zr augmente de manière significative le durcissement structural. Deux types de précipités nanométriques, AI3SC et Al3(Sc, Zr), ont été observés dans la 11 microstructu...

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Section: Precipitate Coarsening Theorymentioning

confidence: 99%

Developing Sc and Zr containing Al-B C metal matrix composites for high temperature applications /

Lai¹

2011

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“…Erbium form thermodynamically stable L1 2 -ordered Al 3 Er precipitates during ageing heat treatment [12]. These precipitates can improve the creep resistance in coarse-grained Al-based alloys [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Currently, Al-Er master alloys are prepared by direct alloying aluminium with erbium, respectively [6,8,9,12]. In its pure form, Er has a high melting point, which leads to losses of the alloying element and the base during melting and significant contaminate of master alloys by non-metallic impurities.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Preparation of Novel Al-Er Master Alloys in Chloride-Fluoride Melt

Kosov

Bazhin

2018

MSF

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Abstract. A novel Al-Er master alloy has been prepared through situ metallothermic reactions of NaErF 4 and aluminium melts. The compound NaErF 4 is formed as a result of the interaction of NaF and ErF 3 in the melt medium KCl. The metallothermic reactions produce erbium, which through low solubility in molten aluminium and forms intermetallic compound Al 3 Er. The microstructures of the Al-Er master alloy with different contents of the alloying metal has been investigated. The results showed that the Al-Er master alloy mainly consisted of phases of α-Al and Al 3 Er, that confirmed by the results of X-ray diffraction. Backscattered electron imaging of the Al-Er master alloy under a scanning electron microscope (SEM) revealed the presence of phase Al 3 Er, which crystallized in the eutectic composition [Al+Al 3 Er]. The observed microstructure is explained according to the eutectic reaction in an Al-Er phase diagram. The preparation of Al-Er master alloy by the metallothermic reduction method will allow to reduce energy consumption for master alloy production and to reduce the cost of aluminium alloys alloyed with Er through the novel master alloy.

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“…13) However, the Al 3 Zr precipitates are often heterogeneously distributed within each grain due to variations in the local Zr concentration resulting from segregation during casting, and the alloys will consequently subject to the recrystallization in the regions where the precipitation density is low. 4) Prolonged heat treatment easily makes the metastable Al 3 Zr phase transform to the equilibrium DO 23 Al 3 Zr phase which is semi-coherent with Al matrix.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Formation of Fine Multicomponent Precipitates and Enhanced Precipitation-Hardening in an Al–Cr–Pr–Zr Alloy

2013

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The microstructure of the Al1.0Cr1.4Pr1.6Zr (mass%) alloy after homogenized at 500°C for 400 h has been investigated. Addition of Cr, Pr and Zr in combination into pure aluminum results in the formation of submicron Zr-containing PrCr 2 Al 20 and nanoscale Cr, Pr-containing Al 3 Zr dispersed phases. Compared with the Al1.0Cr1.4Pr and Al1.6Zr alloys, a denser distribution of new fine multicomponent dispersed phases and their superimposition effect are associated with enhanced precipitation-hardening behavior of Al1.0Cr1.4Pr1.6Zr alloy.

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Evolution of nanoscale precipitates in Al microalloyed with Sc and Er

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