coarsening of δ′(Al 3Li) precipitates in binary Al-Li alloys

This paper describes the results of a quantitative transmission electron microscopy (TEM) investigation of the coarsening process of the metastable δ′(Al 3Li) phase in a series of binary Al-Li alloys containing between 2.4 and 4.5 wt% Li. Isothermal aging times were varied from 12 h to 10 days at 200 and 225°C. The coarsening of δ′ was found to obey Ostwald ripening kinetics. Increasing the amount of lithium accelerated the coarsening rate of δ′. Furthermore, increasing the volume fraction of δ′ increases the number of particles whose aspect ratio significantly differed from 1.0. However, increasing the aging time results in particles whose aspect ratio tends toward 1; (i.e. the δ′ particles tend to become more spherical with increased artificial aging). A comparison of the observed results with those predicted by the existing coarsening theories indicates that for an accurate modeling of the coarsening process, especially at high volume fractions of δ′, the coalescence mechanism needs to be taken into account. None of the existing theories can predict the observed coarsening rate and particle size distributions observed in this investigation. Cet article décrit les résultats d'une étude quantitative par microscopic électronique en transmission (MET) du processus de grossissement de la phase métastable δ′ (Al 3Li) dans une série d'alliages binaires Al-Li contenant entre 2,4 et 4,5% en poids de lithium. Nous avons fait varier les temps de vieillissement isotherme de 12 heures à 10 jours, à 200 et 225°C. Nous avons trouvé que le grossissement de δ′ obéit à la cinétique de mûrissement d'Ostwald. Un accroissement de la concentration en lithium accélère la vitesse de grossissement de δ′. En outre, un accroissement de la fraction volumique de δ′ augmente le nombre de particules dont le rapport de forme est très différent de 1,0. Cependant, une augmentation du temps de vieillissement provoque la formation de particules dont le rapport de forme tend vers 1,0 (ce qui revient à dire que les particules δ′ ont tendance à devenir plus sphériques lorsque le vieillissement artificiel augmente). Une comparaison entre les résultats observés et ceux que prédisent les théories du grossissement indique que si l'on veut aboutir à un modèle précis du processus de grossissement (en particulier pour des fractions volumiques importantes de δ′), on doit tenir compte du mécanisme de coalescence. Aucune des théories existantes ne peut prédire la vitesse de grossissement, ni les répar