The role of trace elements on formation of quenched-in vacancies and precipitation hardening in Al-alloys

Abstract

Aluminiumlegierungen sind eine der wichtigsten Legierungen in unserem Leben. Sie wurden in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie in weiten Bereichen eingesetzt. Die Legierungselemente können die mechanischen Eigenschaften erheblich verbessern, da in der Metallmatrix Ausscheidungen entstehen, die die Bewegung der Versetzungen behindern können. Eine typische ausscheidungshärtbare ist Al-Cu Legierung. Die Hauptaushärtung Ausscheidungen in Al-Cu sind die Guinier-Preston-Zonen GP-II / θʹʹ (Al3Cu) und θʹ (Al2Cu). Die gelösten Stoffe z. B In und Sn haben jedoch einen signifikanten Einwirkung auf die Stärke in Al-Cu-Legierungen, da sie die Beschleunigung der Ausscheidungen unterstützen können. Ausscheidungen in Aluminiumlegierungen entstehen hauptsächlich aufgrund der Diffusion, die durch Leerstellen unterstützt wird. Die Leerstellen können wiederum Spurenelemente binden, die einen starken Einfluss auf die Ausscheidungshärte hat. Es wird eine vollständige Studie durchgeführt, um den Einfluss einiger Spurenelemente auf die Ausscheidungshärtung in Al-Cu Legierungen mit Hilfe der Positronen Annihilationsspektroskopie (PAS) zu untersuchen. PAS ist eine einzigartige Methode, um nicht nur die Gitterdefekte, sondern auch die atomare Umgebung dieser Defekte zu untersuchen.

Aluminum-based alloys are one of the most important alloys in our modern life. They have been used over a wide area in aerospace, automotive, and construction engineering. The alloying elements improve remarkably the mechanical properties, since precipitate particles are produced within the metal matrix, which can obstacle the dislocations motion. Typical precipitate hardenable aluminum alloy is Al-Cu. The main hardening precipitates in Al-Cu are Guinier-Preston zones GP-II / θʹʹ (Al3Cu) and θʹ (Al2Cu). However, microalloying solutes (e.g. In and Sn) in small amounts have a significant effect on the strength in Al-Cu alloys, since they can help in the acceleration of the precipitations. Precipitations in aluminum alloys are mainly formed due to the diffusion boosted by vacancies, which in turn can bind trace elements, thus a crucial effect on the age hardening. A complete study is performed to examine the impact of some trace elements on the age hardening in high purity Al-Cu-based alloys by using positron annihilation spectroscopy (PAS). PAS is a unique tool to probe not only the lattice defects but the local atomic surrounding of these defects as well.