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Diffusion induced grain boundary migration (DIGM) and liquid film migration (LFM) in an Al-2.07 wt% Cu alloy

1991; Elsevier BV; Volume: 39; Issue: 11 Linguagem: Inglês

10.1016/0956-7151(91)90101-6

1873-2879

Minghuei Kuo, R.A. Fournelle,

Solidification and crystal growth phenomena

Diffusion induced grain boundary migration (DIGM) and liquid film migration (LFM) in an Al-2.07 wt% Cu alloy during isothermal annealing after down and up quenching from an equilibrated state at 620°C in the α + liquid phase field has been studied by light and scanning electron microscopy. Down quenching to 520, 540 and 560°C resulted in grain boundaries migrating by DIGM against their curvature from one grain into another leaving behind alloyed zones. Down quenching to 590 and 605°C resulted in liquid films migrating against their curvature from one grain into another leaving behind alloyed zones. Boundaries were also observed to migrate at these temperatures. Up quenching to 630 and 640°C resulted in liquid films migrating from one grain into another leaving behind dealloyed zones. The migration distance, s, for both boundaries and liquid films was observed to decrease monotonically with annealing time (t) and to obey a power law relationship, s = Ktn, with annealing time. The exponent n falls between 0.20 and 0.25. For a given annealing time the migration rates of liquid films by LFM were about twice as fast as those of grain boundaries by DIGM. With respect to driving force for boundary and liquid film migration, the coherency strain energy developed in the grain being consumed does not seem to be great enough to drive the reactions against the curvature observed. On étudie par microscopie optique et par microscopie électonique à balayage la migration des joints de grains induite par diffusion (MJID) et la migration de films liquides (MFL) dans un alliage Al-2,07% en poids Cu pendant un recuit isotherme apres des trempe de et vers un état d'équilibre à 620°C dans le domaine (α + phase liquide). Les trempes de 620°C à 520, 540 et 560°C, entraînent une migration des joints de grains par MJID dans la direction inverse de leur courbure, d'un grain dans un autre en laissant derrière eux des zones alliées. Pour des trempes de 620°C à 590 et 605°C, on a une migration de films liquides d'un grain à un autre dans la direction inverse de leur courbure, migration qui laisse derrière elle une zone alliée. On observe aussi que les joints migrent à ces températures. Pour une trempe de 620°C à 630 et 640°C on obtient des films liquides qui migrent laissant derrière une zone désalliée. La distance de migration s, à la fois pour les joints et pour les films liquides, décroît d'une manière monotone avec le temps de recuit (t) et obéit à une loi en puissance s = Ktn en fonction du temps de recuit. L'exposant n est situé entre 0,20 et 0,25. Pour un temps de recuit donné, les vitesses de migration des films liquides par MFL sont environ deux fois plus rapides que celles des joints de grains par MJID. En ce qui concerne la force motrice de migration des joints et du film liquide, l'énergie de déformation de cohérence développée dans le grain mangé ne semble pas être assez grande pour provoquer les réactions en sens inverse des courbures observées. Es wurden die diffusionsinduzierte Korngrenzenwanderung (DIGM) und die Wanderung von flüssigen Filmen (LFM) in einer Al-2,07 Gew.% Cu-Legierung während isothermer Wärmebehandlung nach Aufheizung oder Abkühlung von einem Gleichgewichtszustand bei 620 C im zweiphasigen Gebiet (α + Schmelze) durch Licht- und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Nach Abkühlung auf 520, 540 und 560°C fand DIGM statt, wobie die Korngrenzen gegen ihre Krümmung von einem Korn in ein anderes wanderten und auflegierte Zonen hinterlieβen. Nach Abkühlung auf 590 und 605°C fand LFM statt, wobie auch die flüssigen Filme gegen ihre Krümmung wanderten und auflegierte Zonen hinterlieβen. Nach Aufheizung auf 630 und 640 C gibt es ebenfalls LFM, wobie aber eine im Fremdatomgehalt reduzierte Zone hinterlassen wird. Der Wanderungsabstand (s) der Korngrenzen und flüssigen Filme nimmt mit steigender Auslagerungszeit (t) ab, und der Zusammenhang zwischen s und t läβt sich durch die Gleichung s = Ktn beschreiben. Der Exponent n liegt zwischen 0,20 und 0,25, und K ist eine Konstante. Bei bestimmten Auslagerungszeiten wanderten die flüssigen Filme fast zweimal so schnell wie die Korngrenzen bei DIGM. Eine Betrachtung der treibenden Kräfte für DIGM und LFM zeigt, daβ die im aufgelösten Korn vorhandene Verzerrungsenergie nicht groβ genug zu sein scheint, um die mit der Krümmung der Korngrenzen bzw. flüssigen Filme verbundene Oberflächenenergβie zu überwinden.