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High resolution microstructure analysis of the decomposition of Cu90Co10 alloys

1996; Elsevier BV; Volume: 44; Issue: 6 Linguagem: Inglês

10.1016/1359-6454(95)00370-3

1873-2453

Ralf Busch, F. Gärtner, C. Borchers, P. Haasen, R. Bormann,

Solidification and crystal growth phenomena

Homogeneous CuCo alloys with a Co concentration up to 10 at.% Co are prepared by rapid quenching. This allows for the first time the investigation of the decomposition process of the Cu90Co10 supersaturated solid solution on a nanometer scale using a combination of atom probe/field ion microscopy (AP/FIM) analyses and transmission electron microscopy. Annealing of a Cu90Co10 alloy at 440°C for various times leads to a compositional modulated microstructure. The composition profiles determined by AP/FIM analyses clearly exclude a classical nucleation and growth behavior and instead suggest a spinodal type decomposition whereby the compositions of the precipitates continuously increase. In contrast, at the grain boundaries of the Cu90Co10 alloy heterogeneous nucleation of pure Co particles is observed. Des alliages de CuCo peuvent être préparés de maniére homogène jusqu'à une concentration atomique en Co de 10% par trempage rapide. Ceci permet pour la première fois d'examiner le processus de décomposition de solution de Cu90Co10 supersaturé solide à l'echelle nanométrique en utilisant une combinaison d'analyses AP/FIM et TEM. Un recuit d'un alliage de Cu90Co10 à 440°C sur differentes périodes conduit à une microstructure qui démontre être modulée sur différentes échelles de longueur. Les mesures le profils de composition excluent clairement un comportement de nucléation et de croissance de la décomposition. Ils suggèrent une décomposition de type spinodal. Aux jonctions de grains de l'alliage Cu90Co10, une nucléation hétérogéne de particules de Co pur est observée. CuCo Legierungen bis zu einer Co-Konzentration von 10 at.% Co können durch schnelles Abschrecken der Legierungsschmelze homogen hergestellt werden. Das erlaubt es erstmalig, den Entimischungsprozess stark übersättigter instabiler Cu90Co10 Legierungen zu studieren. Zur Untersuchung der Entmischung bis in den subnanometer Bereich werden analytische Feldionenmikroskopie (AP/FIM) und transmissions-elektronenmikroskopische Untersuchungen kombiniert. Die Alterung der Cu90Co10 Legierungen bei 440°C für verschiedene Zeiten resultiert in einer konzentrationsmodulierten Mikrostruktur. Die mit der AP/FIM-Methode gemessenen Konzzentrationsprofile zeigen, daß die Entmischung des übersättigten Mischkristalles nicht entsprechend der klassischen Keimbildungs- und Wachstumskinetik abläuft, sondern daß ein spinodaler Entmischungsprozess aufritt, bei dem sich die Konzentrationen der Ausscheidungen kontinuierlich erhöhen. Demgegenüber wird in den Korngrenzen der Cu90Co10-Leigierung heterogene Keimbildung reiner Co-Ausscheidungen beobachtet.