journal article·2008-08

Effects of solute concentrations on kinetic pathways in Ni–Al–Cr alloys

Christopher Booth-Morrison, Jessica Weninger, Chantal K. Sudbrack, Zugang Mao, Ronald D. Noebe, David N. Seidman

Acta Materialia· Volume 56· Issue 14
Publisher page

Abstract

The kinetic pathways resulting from the formation of coherent L12-ordered y'-precipitates in the g-matrix (f.c.c.) of Ni-7.5 Al-8.5 Cr at.% and Ni-5.2 Al-14.2 Cr at.% alloys, aged at 873 K, are investigated by atom-probe tomography (APT) over a range of aging times from 1/6 to 1024 hours; these alloys have approximately the same volume fraction of the y'-precipitate phase. Quantification of the phase decomposition within the framework of classical nucleation theory reveals that the y-matrix solid-solution solute supersaturations of both alloys provide the chemical driving force, which acts as the primary determinant of the nucleation behavior. In the coarsening regime, the temporal evolution of the y'-precipitate average radii and the y-matrix supersaturations follow the predictions of classical coarsening models, while the temporal evolution of the y'-precipitate number densities of both alloys do not. APT results are compared to equilibrium calculations of the pertinent solvus lines determined by employing both Thermo-Calc and Grand-Canonical Monte Carlo simulation.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Advanced Materials Characterization Techniques · High Temperature Alloys and Creep · nanoparticles nucleation surface interactions

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (97)

Show source-provided references
1. Durand-Charre · 1997
2. Argon · 2007
3. Baldan · J Mater Sci · 2002 · 37 · 237910.1023/A:1015408116016 ↗
4. Reed · 2006
5. Hirata · Acta Metall · 1977 · 25 · 142510.1016/0001-6160(77)90073-6 ↗
6. Taylor · J Inst Metals · 1952 · 81 · 451
7. Ardell · J Phys Chem Solids · 1966 · 27 · 179310.1016/0022-3697(66)90110-7 ↗
8. Kirkwood · Acta Metall · 1970 · 18 · 56310.1016/0001-6160(70)90085-4 ↗
9. Chellman · Acta Metall · 1974 · 22 · 57710.1016/0001-6160(74)90155-2 ↗
10. Xiao · Acta Metall Mater · 1991 · 39 · 65110.1016/0956-7151(91)90133-L ↗
11. Hornbogen · Z Metall · 1967 · 58 · 842
12. Royer · Acta Mat · 1998 · 46 · 535710.1016/S1359-6454(98)00206-7 ↗
13. Broz · Mater Sci Eng, A · 2002 · A325 · 5910.1016/S0921-5093(01)01480-0 ↗
14. Messoloras · J Appl Crystall · 1988 · 21 · 87010.1107/S0021889888004418 ↗
15. Early stages of decomposition in Ni–Al single crystals studied by small-angle neutron scattering
16. Staron · Acta Mat · 2000 · 48 · 70110.1016/S1359-6454(99)00398-5 ↗
17. Gilles · Acta Mat · 2006 · 54 · 130710.1016/j.actamat.2005.11.004 ↗
18. Wendt · Acta Metall · 1983 · 31 · 164910.1016/0001-6160(83)90163-3 ↗
19. Vanbakel · Appl Surf Sci · 1995 · 90 · 9510.1016/0169-4332(95)00061-5 ↗
20. Al–Kassab · Springer Ser Mater Sci · 2003 · 50 · 27110.1007/978-3-662-07766-5_6 ↗
21. Geber · Acta Mat · 1997 · 45 · 216710.1016/S1359-6454(96)00302-3 ↗
22. Schmuck · Philos Mag A · 1997 · 76 · 52710.1080/01418619708214021 ↗
23. Chambreland · Acta Metall · 1988 · 36 · 320510.1016/0001-6160(88)90055-7 ↗
24. Miller · Micron · 2001 · 32 · 75710.1016/S0968-4328(00)00083-4 ↗
25. Simmons · Mater Sci Eng, A · 2004 · A365 · 13610.1016/j.msea.2003.09.019 ↗
26. Wang · Proc Int Symp Super · 2004 · 933
27. Chu · J Mater Sci Tech · 2006 · 22 · 31510.1179/026708306X81559 ↗
28. Wang · Acta Mat · 1998 · 46 · 298310.1016/S1359-6454(98)00015-9 ↗
29. Wen · Acta Mat · 2006 · 54 · 208710.1016/j.actamat.2006.01.001 ↗
30. Grafe · Scripta Mater · 2000 · 42 · 117910.1016/S1359-6462(00)00355-9 ↗
31. Homogeneous second-phase precipitation
32. Mao · Nat Mater · 2006 · 6 · 21010.1038/nmat1845 ↗
33. Schmuck · Appl Surf Sci · 1996 · 94–5 · 27310.1016/0169-4332(95)00386-X ↗
34. Pareige-Schmuck · Mater Sci Eng, A · 1998 · 250 · 9910.1016/S0921-5093(98)00543-7 ↗
35. Pareige · Acta Mat · 1999 · 47 · 188910.1016/S1359-6454(99)00054-3 ↗
36. Sudbrack · Phys Rev B · 2006 · 7310.1103/PhysRevB.73.212101 ↗
37. Sudbrack · Acta Mat · 2006 · 54 · 319910.1016/j.actamat.2006.03.015 ↗
38. Sudbrack · Microsc Microanal · 2004 · 10 · 35510.1017/S1431927604040589 ↗
39. Sudbrack · Acta Mat · 2008 · 56 · 44810.1016/j.actamat.2007.09.042 ↗
40. Sudbrack · Acta Mat · 2007 · 55 · 11910.1016/j.actamat.2006.08.009 ↗
41. Yoon · Z Metall · 2005 · 96 · 48110.3139/146.018142 ↗
42. Yoon · Acta Mat · 2007 · 55 · 114510.1016/j.actamat.2006.08.027 ↗
43. Yoon · Acta Mat · 2007 · 55 · 115910.1016/j.actamat.2006.08.024 ↗
44. Mao Z, Sinnott SB, Martin G, Seidman DN, in preparation.
45. Martin G. The Theories of unmixing kinetics of solid solutions. solid state phase transformation in metals and alloys. Orsay, France: Les Éditions de Physique; 1978. p. 337–406.
46. Russell · Adv Colloid Interface Sci · 1980 · 13 · 20510.1016/0001-8686(80)80003-0 ↗
47. Kashchiev · 2000
48. Brechet · CR Phys · 2006 · 7 · 95910.1016/j.crhy.2006.10.014 ↗
49. Robson · Acta Mat · 2004 · 52 · 466910.1016/j.actamat.2004.06.024 ↗
50. Stowell · Mater Sci Tech · 2002 · 18 · 13910.1179/026708301125000348 ↗
51. Aaronson · Metall Trans A · 1992 · 23A · 191510.1007/BF02647541 ↗
52. Greenwood · Acta Metall · 1956 · 4 · 24310.1016/0001-6160(56)90060-8 ↗
53. Lifshitz · J Phys Chem Solids · 1961 · 19 · 3510.1016/0022-3697(61)90054-3 ↗
54. Wagner · Z Electrochem · 1961 · 65 · 581
55. Baldan · J Mater Sci · 2002 · 37 · 217110.1023/A:1015388912729 ↗
56. Rowenhorst · Acta Mat · 2006 · 54 · 202710.1016/j.actamat.2005.12.038 ↗
57. Voorhees · Annu Rev Mater Sci · 1992 · 22 · 19710.1146/annurev.ms.22.080192.001213 ↗
58. Ratke · 2002
59. Umantsev · Scripta Metall Mater · 1993 · 29 · 113510.1016/0956-716X(93)90191-T ↗
60. Morral · Scripta Metall Mater · 1994 · 30 · 90510.1016/0956-716X(94)90413-8 ↗
61. Kuehmann · Metall Mater Trans, A · 1996 · 27A · 93710.1007/BF02649761 ↗
62. Blavette · Rev Sci Instrum · 1993 · 64 · 291110.1063/1.1144382 ↗
63. Cerezo · Rev Sci Instrum · 1998 · 69 · 4910.1063/1.1148477 ↗
64. Bajikar · Ultramicroscopy · 1996 · 65 · 11910.1016/S0304-3991(96)00064-2 ↗
65. Kelly · Ultramicroscopy · 1996 · 62 · 2910.1016/0304-3991(95)00086-0 ↗
66. Kelly · Mater Charact · 2000 · 44 · 5910.1016/S1044-5803(99)00055-8 ↗
67. Seidman · Annu Rev Mater Res · 2007 · 37 · 12710.1146/annurev.matsci.37.052506.084200 ↗
68. Hellman · Mater Sci Eng, A · 2002 · 327 · 2910.1016/S0921-5093(01)01887-1 ↗
69. Hellman · Ultramicroscopy · 2003 · 95 · 19910.1016/S0304-3991(02)00317-0 ↗
70. Hellman · Microsc Microanal · 2000 · 6 · 43710.1007/S100050010051 ↗
71. Blavette · Microsc Microanal · 2007 · 13 · 46410.1017/S143192760707078X ↗
72. Sundman · CALPHAD · 1985 · 9 · 15310.1016/0364-5916(85)90021-5 ↗
73. Saunders · Proc Int Symp Super · 1996 · 101
74. Dupin · CALPHAD · 2001 · 25 · 27910.1016/S0364-5916(01)00049-9 ↗
75. Parratt · 1966
76. Wagner · 2001
77. Zener · J Appl Phys · 1949 · 20 · 95010.1063/1.1698258 ↗
78. Ham · J Appl Phys · 1959 · 30 · 151810.1063/1.1734993 ↗
79. Ardell · Mater Sci Eng, A · 1997 · A238 · 10810.1016/S0921-5093(97)00436-X ↗
80. Ardell · Acta Metall · 1968 · 16 · 51110.1016/0001-6160(68)90125-9 ↗
81. Ardell · Acta Metall · 1967 · 15 · 177210.1016/0001-6160(67)90073-9 ↗
82. Marquis · Acta Mat · 2005 · 53 · 425910.1016/j.actamat.2005.05.025 ↗
83. Kresse · Phys Rev B · 1993 · 47 · 55810.1103/PhysRevB.47.558 ↗
84. Kresse · Phys Rev B · 1996 · 54 · 1116910.1103/PhysRevB.54.11169 ↗
85. Kresse · Comput Mater Sci · 1996 · 6 · 1510.1016/0927-0256(96)00008-0 ↗
86. Kresse · Phys Rev B · 1994 · 49 · 1425110.1103/PhysRevB.49.14251 ↗
87. Gleiter · Z Metall · 1967 · 58 · 157
88. Lupis · 1983
89. Christian · 1975
90. Prikhodko · Scripta Mater · 1997 · 38 · 6710.1016/S1359-6462(97)00448-X ↗
91. Stassis · Phys Rev B · 1981 · 24 · 304810.1103/PhysRevB.24.3048 ↗
92. Eshelby · Proc Roy Soc A · 1957 · 241 · 376
93. Karnesky RA, Martin G, Seidman DN, in preparation.
94. Nembach · 1997
95. Minamino · Metall Trans A · 1992 · 23A · 278310.1007/BF02651757 ↗
96. Calderon · Acta Metall Mater · 1994 · 42 · 99110.1016/0956-7151(94)90293-3 ↗
97. Sundman · CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry · 1985 · 9 · 15310.1016/0364-5916(85)90021-5 ↗