The Amorphous Metallic Al91La5Ni4 Alloy: Kinetics of Crystallization
-
Alexander Tokar
Abstract
Crystallization of an amorphous ternary alloy with high aluminium content (Al19La5Ni4) was investigated. Crystallization begins with precipitation of α-Al (Tx = 313 K, reaction enthalpy ΔH1 = 1.4 kJ/mol), controlled by La diffusion. The diffusivity of La was estimated at 523 K as (8.8 ± 1.6)· 10−21 m2/s. At higher temperatures, Al11La3 and Al3Ni are being formed by eutectic reaction (ΔH2 = 2.4 kJ/mol, reaction exponent 3.5 to 4). The activation energies for the eutectic reaction were obtained in isothermal (237 ± 8 kJ/mol) and in continuous heating conditions (229 ± 7 kJ/mol). The degree of crystallinity of the specimens is related to their hardness. The partial crystallization of α-Al nanoparticles (up to 30 vol.%) enhances the alloy’s hardness without significant loss of ductility.
Abstract
Die Untersuchungsergebnisse der Kristallisation einer amorphen ternären Legierung mit einem hohen Aluminiumgehalt (Al91La5Ni4) werden dargestellt. Die Kristallisation beginnt mit der Ausscheidung von α-Al(Tx = 313 K, Reaktionsenthalpie ΔH1 = 1.4 kJ/mol). Die Ausscheidung von α-Al wird von der Diffusion der La-Atome kontrolliert. Die Diffusivität von La bei 523 K wurde auf (8.8 ± 1.6) · 10−21 m2/s abgeschätzt. Bei höheren Ausglühtemperaturen wurden Al11La3 und Al3Ni durch die eutektische Reaktion (ΔH2 = 2.4 kJ/mol, n = 3.5 – 4) gebildet. Die Aktivierungsenergien für die eutektische Reaktion wurden unter isothermen Bedingungen (237 ± 8 kJ/mol) und kontinuierlichem Aufheizen bestimmt (229 ± 7 kJ/mol). Die Vickers-Härte ist abhängig vom Volumengehalt an kristallinen Phasen. Es wurde aufgezeigt, daß eine teilweise Kristallisation (bis zu 30 Vol.%) von α-Al Nanoteilchen die Härte ohne Biegsamkeitsverlust vergrößert.
Literature
1 Inoue, A.; Yamamoto, M.; Kimura, H.M.; Masumoto, T.: J. Mater. Sci. Lett. 6 (1987) 194–196.10.1007/BF01728983Search in Google Scholar
2 Inoue, A.; Ohtera, K.; Tsai, A.; Masumoto, T.: Jap. J. Appl. Phys. 27 (1988) L479–L482.10.1143/JJAP.27.L479Search in Google Scholar
3 Shiflet, G.J.; He, Y.; Pooh, S.J.: J. Appl. Phys. 64 (1988) 6863–6865.10.1063/1.341978Search in Google Scholar
4 Manov, V.; Rubshtein, A.; Voronel, A.; Popel, P.; Vereshagin, A.: Mater. Sci. Engn. A179/A180 (1994) 91–96.10.1016/0921-5093(94)90171-6Search in Google Scholar
5 Inoue, A.; Ohtera, K.; Masumoto, T.: Science Reports of the Research Institutes, Tohoku University, Series A 35 (1990) 115–164.Search in Google Scholar
6 Hono, K.; Zhang, Y.; Tsai, A.P.; Inoue, A.; Sakurai, T.: Scripta Metall. Mater. 32 (1995) 191–196.10.1016/S0956-716X(99)80035-1Search in Google Scholar
7 Battezai, L.; Baricco, M.; Antonione, C.: J. Alloys and Comp. 209 (1994) 341–349.10.1016/0925-8388(94)91123-1Search in Google Scholar
8 Goyal, A.; Murty, B.S.; Ranganathan, S.: J. Mater. Sci. 28 (1993) 6091–6095.10.1007/BF00365027Search in Google Scholar
9 Biao, C.; Shongrui, L.; Danqin, Y.: J. Less-Comm. Metals 171 (1991) 1–8.10.1016/0022-5088(91)90256-4Search in Google Scholar
10 He, Yi.; Pooh, S.J.; Shiflet, G.J.: Scripta Metall. 22 (1988) 1813–1816.10.1016/S0036-9748(88)80290-4Search in Google Scholar
11 He, Y.; Dougherty, G.M.; Shiflet, G.J.; Pooh, S.J.: Acta Metall. Mater. 41 (1991) 337–343.10.1016/0956-7151(93)90064-YSearch in Google Scholar
12 Sabet-Sharghi, R.; Altounian, Z.; Muir, W.B.: J. Appl. Phys. 75 (1994) 4438–4441.10.1063/1.355958Search in Google Scholar
13 Li, Q.; Johnson, E.; Yu, L.; Johansen, A.; Sarholt-Kristensen, L.: Mater. Sci. Engn. A151 (1992) 107–112.10.1016/0921-5093(92)90187-6Search in Google Scholar
14 Wang, J.Q.; Qian, C.F.; Tseng, M.G.; Lu, M.Q.: Scripta Metall. Mater. 32 (1995) 663–668.10.1016/0956-716X(95)91582-ASearch in Google Scholar
15 Li, Q.; Johnson, E.; Madsen, M.B.; Johansen, A.; Sarholt-Kristensen, L.: Phil. Mag. B 66 (1992) 427–442.10.1080/13642819208220112Search in Google Scholar
16 Battezai, L.; Baricco, M.: Mater. Sci. Engn. A179/A180 (1994) 600–604.10.1016/0921-5093(94)90275-5Search in Google Scholar
17 Yewondwossen, M.; Dunlap, R.A.; Lloyd, D.J.: J. Phys. Condens. Matter 4 (1992) 461–472.10.1088/0953-8984/4/2/014Search in Google Scholar
18 Cochrane, R.F.; Schumacher, P.; Greer, A.L.: Mater. Sc. Engn. A133 (1991) 367–370.10.1016/0921-5093(91)90089-6Search in Google Scholar
19 Li, Q.; Johnson, E.; Johansen, A.; Sarholt-Kristensen, L.: J. Mater. Res. 7 (1992) 2756 – 2764.10.1557/JMR.1992.2756Search in Google Scholar
20 Umansky Ya, S.; Skakov Yu, A.: Crystallography, X-ray Diffractometry and Electron Microscopy, Metallurgia (in Russian), Moscow.Search in Google Scholar
21 Cullity, B.D.: Elements of X-Ray Diffraction, Addison Wesley, London, (1978) 284.Search in Google Scholar
22 Inoue, A.: Mater. Sci. Engn. A179/A180 (1994) 649 – 653.10.1016/0921-5093(94)90286-0Search in Google Scholar
23 Kissinger, H.E.:Analytical Chemistry 29 (1957) 1702.10.1021/ac60131a045Search in Google Scholar
24 Inoue, A.; Ohtera, K.; Tsai, A.; Masumoto, T.: Jap. J. Appl. Phys. 27 (1988) L280–L282.10.1143/JJAP.27.L280Search in Google Scholar
25 Inoue, A.; Zhang, T.; Kita, K.; Masumoto, T.: Mater. Trans. JIM 30 (1989) 870–877.10.2320/matertrans1989.30.870Search in Google Scholar
26 Inoue, A.; Ohtera, M.; Masumoto, T.: Jap. J. Appl. Phys. 27 (1988) L736–L739.10.1143/JJAP.27.L736Search in Google Scholar
27 Foley, J.C.; Allen, D.R.; Perepezko, J.H.: Scripta Mater. 35 (1996) 655 – 660.10.1016/1359-6462(96)00196-0Search in Google Scholar
28 Chen, L.C.; Spaepen, F.; Robertson, J.L.; Moss, S.C.; Hiraga, K.: J. Mater. Res. 5 (1990) 1871–1879.10.1557/JMR.1990.1871Search in Google Scholar
29 Benameur, T.; Inoue, A.: Mater. Sc. Forum 179–181 (1995) 813–826.10.4028/www.scientific.net/MSF.179-181.813Search in Google Scholar
30 Berner, A.; Katsman, A.; Klinger, L.; Levin, L.; Manov, V.: Mater. Sci. Engn. A188 (1994) 241–245.10.1016/0921-5093(94)90377-8Search in Google Scholar
31 Massalski, T. B. (ed): Binary Alloy Phase Diagrams, Vol. I, ASM, Materials Park, OH (1986) 126 and 142.Search in Google Scholar
32 Burke, J.: The Kinetics of Phase Transformations in Metals, Pergamon Press, Oxford (1965) 108.Search in Google Scholar
33 Shewmon, P.: Diffusion in Solids, The Minerals, Metals and Materials Society, PA (1989) 89.Search in Google Scholar
34 Brandes, E.A.; Brook, G.B. (eds.): Smithells Metals Reference Book, Linacker House, Oxford (1992).Search in Google Scholar
35 Porter, D.A.; Easterling, K.E.: Phase Transformations in Metals and Alloys, T.J. Press Ltd, Padstow, Glasgow (1981) 189.Search in Google Scholar
36 Christian John, W.: The Theory of Transformations in Metals and Alloys, Pergamon, Oxford (1975) 542.Search in Google Scholar
© 1998 Carl Hanser Verlag, München
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Editorial
- Editorial
- Aufsätze
- Thermodynamic Investigations of the System Ge–Sn–Te
- The Amorphous Metallic Al91La5Ni4 Alloy: Kinetics of Crystallization
- Crystallization of As-quenched and Hydrogenated CU50Ti40Al10 Amorphous Alloy
- Structure and Ordering in Cu–Si and Ni–Si Molten Alloys
- Rasterelektronenmikroskopische und röntgenanalytische Gefügeuntersuchungen von Al- und Si-legiertem Gußeisen mit Kugel-und Vermiculargraphit
- The Influence of Carbon on the Discontinuous Precipitation Reaction in a Co-15 wt.% Mo Alloy
- Solute Distribution Analysis in Directionally Solidified Al-5.7 wt.% Ni Eutectic Alloy
- Effect of Second Phase Particles on the Grain Size of a Multi-microalloyed Medium Carbon Steel
- In-situ Beobachtung der thermo- und spannungsinduzierten martensitischen Phasenumwandlung
- Hinweise für autoren
- Instructions to authors
- Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
- Personen
- Veranstaltungen
- Terminkalender
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Editorial
- Editorial
- Aufsätze
- Thermodynamic Investigations of the System Ge–Sn–Te
- The Amorphous Metallic Al91La5Ni4 Alloy: Kinetics of Crystallization
- Crystallization of As-quenched and Hydrogenated CU50Ti40Al10 Amorphous Alloy
- Structure and Ordering in Cu–Si and Ni–Si Molten Alloys
- Rasterelektronenmikroskopische und röntgenanalytische Gefügeuntersuchungen von Al- und Si-legiertem Gußeisen mit Kugel-und Vermiculargraphit
- The Influence of Carbon on the Discontinuous Precipitation Reaction in a Co-15 wt.% Mo Alloy
- Solute Distribution Analysis in Directionally Solidified Al-5.7 wt.% Ni Eutectic Alloy
- Effect of Second Phase Particles on the Grain Size of a Multi-microalloyed Medium Carbon Steel
- In-situ Beobachtung der thermo- und spannungsinduzierten martensitischen Phasenumwandlung
- Hinweise für autoren
- Instructions to authors
- Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
- Personen
- Veranstaltungen
- Terminkalender
