Study and modelisation of phase transformations in magnesium model alloys
Analyse et modélisation de transformations de phase par précipitation dans des alliages de magnésium modèles.
Résumé
Kinetics of first stages of precipitation in Mg-RE alloys have been studied by means of Atom Probe and by Transmission electron microscopy techniques. Formation and development of ordered coherent β''-precipitates from the HCP solid solution of a binary Mg-2.6Nd and a ternary Mg-2.6Y-2.7Nd (wt.%) alloys were investigated at 150◦C. In the binary alloy, the β′'-precipitates form as plates on the prismatic planes. They grow in and directions, whereas the thickening of plates is insignificant or absent. Investigation of the ternary alloy showed that additions of Yttrium significantly slow down the kinetics. Only plate-like solute-rich atomic heterogeneities were observed at long aging times. The present work also makes a contribution to the determination of the binary Mg-Nd diagram ascertaining the high temperature solubility of Nd in Mg. In parallel, simulation of the kinetics of the formation of the D019 phase from the hcp solid solution has been undertaken in A-5.5%at B by Atomistic Kinetic Monte-Carlo method. Main attention has been paid to the investigation of the influence of the atom-vacancy mobility, controlled by the asymmetry parameter u, on the kinetic pathways. It was shown that u only influences short range ordering in the first shell during the very early stages. Overall kinetics is independent on the value of u. Coarsening of D019 precipitates proceeds by the evaporation-condensation mechanism whatever the value of u. The mean precipitate size increases according to the Lifshitz-lyozov-Wagner law.
La cinétique des premiers stades de précipitation dans les alliages Mg-RE a été étudiée par sonde atomique tomographique et par Microscopie électronique en transmission. La formation et la croissance des précipités β′′ ordonnés et cohérents, depuis la solution solide HCP a été étudiée à 150◦C pour l'alliage binaire Mg-2.6%pds Nd et pour l'alliage ternaire Mg-2.6%pds Y-2.7%pds Nd. Dans l'alliage binaire, les précipités β′′ forment des disques prismatiques de plan d'habitat { 10-10 }. Leur croissance a lieu dans les directions [0001] et [11-20], leur épaisseur n'évoluant pas de façon significative. L'étude de la cinétique dans l'alliage ternaire a montré que l'ajout d'yttrium ralentit fortement la cinétique. Seuls des amas de solutés riches aplatis ont été observés aux temps très longs. Ce travail de thèse contribue également à la détermination du diagramme de phase Mg-Nd en précisant la solubilité à haute température du Nd dans Mg. En parallèle aux études expérimentales, des simulations de la cinétique de formation de la phase D019 à partir d'une solution solide HCP ont été réalisées dans un alliage A-5.5%at B grâce à la méthode Monte-Carlo cinétique. Nous nous sommes focalisés sur l'influence de la mobilité atomique sur le chemin cinétique. Cette mobilité est contrôlée par le paramètre d'asymétrie u. Il a été montré que u n'influence que l'ordre à courte distance dans les premières sphères de coordination pendant les tout premiers stades de décomposition. La cinétique globale est indépendante de la valeur de u. La coalescence des précipités D019 se produit par un mécanisme d'évaporation-condensation quel que soit la valeur de u, et est d'écrite par la loi de coalescence de Lifshitz-Slyozov-Wagner.
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