Ageing kinetics of a silicon carbide reinforced AlZnMgCu alloy

• Published in: Acta metallurgica et materialia Vol. 42; no. 1; pp. 309 - 318
• Main Authors: Davies, C.H.J., Raghunathan, N., Sheppard, T.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Tarrytown, NY Elsevier B.V 1994; Pergamon Press
• Subjects: Applied sciences; Cross-disciplinary physics: materials science; rheology; Exact sciences and technology; Materials science; Metals. Metallurgy; Phase diagrams and microstructures developed by solidification and solid-solid phase transformations; Physics; Precipitation; Solid-phase precipitation; Quaternary alloys; Differential scanning calorimetry; Aluminium base alloys; Magnesium alloys; Silicon carbides; XRD; Experimental study; Precipitates; Dispersion strengthened metal; Zinc alloys; Precipitation; Composite materials; Transmission electron microscopy; Copper alloys; Aging; Kinetics
• ISSN: 0956-7151; 1873-2879
• DOI: 10.1016/0956-7151(94)90073-6

The ageing kinetics of a composite of an AlZnMgCu powder alloy (“CW67”) combined with a varied volume fraction of particulate silicon carbide were investigated by means of differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). DSC revealed that the maximum rate of precipitation of the metastable η′ phase was substantially lower for CW67/SiC/20p than for the unreinforced alloy or CW67/SiC/10p. TEM of isothermally aged material revealed differences between the unreinforced alloy and composites in respect of precipitate size and morphology. We conclude that SiC additions, by dint of additional dislocations generated during quenching, can affect the ageing of CW67 either by accelerating the nucleation of precipitates or by accelerating precipitate growth. The ageing rate in CW67/SiC/20p was increased by accelerating both the nucleation of precipitates and growth, whereas the ageing in CW67/SiC/10p was enhanced by accelerating precipitate growth only. La cinétique de vieillissement d'un matériau composé d'un alliage AlZnMgCu (“CW67”) et de différentes fractions volumiques de particules de SiC a été étudiée avec l'aide de la calorimétrie différentielle de balayage (CDB), la diffraction des rayons X et la microscopie électronique de transmission (MET). La CDB a démontré que dans le matériau composite CW67/SiC/20p, la vitesse maximale de précipitation de la phase métastable η′ était nettement inférieure à celle du matériau non-renforcé ou du matériau composite CW67/SiC/10p. Le MET a révélé que pour les matériaux vieillis isothermiquement, il existait des différences de taille et de morphologie des précipités entre l'alliage non-renforcé et les composites. Nous concluons que l'addition de SiC (qui augmente la densité de dislocations aprés trempe) peut influencer le vieillissement de CW67 par une accélération de la nucléation ou bien de la croissance des précipités. Le taux de vieillissement a été augmenté par les deux évènements, tandis que le vieillissement a été accéléré uniquement par une augmentation de la vitesse de croissance des précipités. Die Alterungskinetik eines Verbundwerkstoffes, bestehend aus einer AlZnMgCu Pulverlegierung (“CW67”) mit verschiedenem Gehalt an Siliziumkarbid-Partikeln, wurde mit Hilfe von Differential-Raster-Kalorimetrie (DRK), Röntgenbeugung und Durchstrahl-Elektronenmikroskopie untersucht. Die DRK zeigte, dass die maximale Ausscheidungsrate der metastabilen Phase η′ im Verbundwerkstoff CW67/SiC/20p deutlich tiefer lag als in der Matrixlegierung oder im Verbundwerkstoff CW67/SiC/10p. Im Durchstrahl-Elektronenmikroskop wurden Unterschiede der verschiedenen, isothermisch ausgelagerten Materialien in bezug auf Ausscheidungsgrösse und morphologie festgestellt. Wir schliessen aus unseren Betrachtungen, dass die Zugabe von SiC (dank der erhöhten Versetzungsdichte nach dem Abschrecken) die Alterung von CW67 entweder durch eine Beschleunigung der Nukleation oder des Wachstums der Ausscheidungen beeinflussen kann. Im Verbundwerkstoff CW67/SiC/20p erhöhte sich die Alterungsgeschwindigkeit durch beschleunigte Keimbildung und beschleunigtes Wachstum. Demgegenüber war nur das beschleunigte Wachstum, nicht aber die beschleunigte Keimbildung, verantwortlich für die raschere Alterung des Verbundwerkstoffs CW67/SiC/10p.