Solute clustering in multi-component aluminium alloys
Mise en amas dans les solutions solides multiconstituées d'alliages aluminium
Résumé
Decomposition of super saturated solid solutions of Al-Cu-(Li,Mg) alloys pose theoretical and experimental challenges. The chemical fluctuations - clusters - formed at room temperature are critically analysed using a combination of in-situ small angle scattering (SAS), differential scanning calorimetry (DSC), atom probe tomography (APT), and micro-hardness. A methodology for combined interpretation of SAS data from experiments using neutron and X-ray radiation is proposed and allows for comparison with standard analysis performed by APT. The results effectively capture the chemistry and sub-nanometer dimensions of clusters. The profound positive effect of Mg on clustering of Cu via excess vacancies available for diffusion is captured through the clustering kinetics over the course of natural ageing. Short isothermal treatments at relatively low temperatures are used to dissolve naturally aged clusters and obtain a solid solution with less expected vacancies. When Mg is present in the Al-Cu-Li system, released solute after dissolution exhibits clustering behaviour with kinetics comparable to those immediately after quench from solution treatment. The immediate increase of clustering kinetics when any concentration of Mg is present in Al-Cu-(Li,Mg) alloys is revealed through a composition graded sample.
La décomposition de solutions solides sursaturées d'alliages multiconstitués Al-Cu- (Li, Mg) pose des défis théoriques et expérimentaux. La formation de fluctuations chimiques à température ambiante est analysée de façon critique en utilisant une combinaison de diffusion centrale (SAS), de calorimétrie différentielle à balayage (DSC), de sonde atomique tomographique (APT) et de micro-dureté. Une méthodologie pour l'interprétation combinée de données SAS d'expériences utilisant des neutrons et des rayons X est proposée et permet une comparaison avec les données de sonde atomique. Les résultats donnent la chimie et les dimensions sub-nanométriques des amas. L'effet du Mg sur les cinétiques de vieillissement naturel est discuté dans le contexte de son interaction avec les lacunes disponibles pour la diffusion. De courts traitements isothermes à températures relativement basses sont utilisés pour dissoudre les amas présents après vieillissement naturel et obtenir une solution solide avec moins de lacunes qu’après mise en solution. Lorsque du Mg est présent dans le système Al-Cu-Li, le soluté libéré après dissolution se regroupe avec une cinétique comparable à celle obtenue immédiatement après la trempe du traitement de mise en solution. L'augmentation immédiate de la cinétique de mise en amas quand une concentration quelconque de Mg est présente dans les alliages Al-Cu- (Li, Mg) est révélée avec couple de diffusion.
Origine : Version validée par le jury (STAR)