Theoretical and experimental determinations of the thermal stability of rare earth oxide particles in rapidly solidified titanium alloys

The general stability of a dispersion of rare earth oxide particles in Ti has been considered analytically and determined experimentally. Regarding the analytical approach, the solubility product for the formation of erbia from its constituents in a Ti matrix has been calculated in a general way using known thermodynamic data. This allows the concentration term in the equations for Ostwald ripening to be calculated. This calculation predicts different stabilities for a dispersion of erbia particles depending on whether the alloy contains an excess of Er or oxygen with respect to the formation of the rare earth oxide, Er 2O 3. The rate of coarsening is more rapid in samples with an excess of Er compared to those with an excess of oxygen. Both of these predictions have been verified experimentally by first forming the dispersion through heat-treatment at 700°C and subsequently performing isochronal anneals at higher temperatures to determine the resistance to particle coarsening. Isothermal annealing has been employed to demonstrate that the coarsening involves bulk diffusion, i.e. t 1 3 kinetics, and a satisfactory agreement between theoretically derived rate constants and those deduced from experiment has been achieved. Nous avons étudié analytiquement et déterminé expérimentalement la stabilité générale d'une dispersion de particules d'oxyde de terres rares dans le titane. En ce qui concerne l'approche analytique, nous avons calculé le produit de solubilité pour la formation de l'oxyde d'erbium à partir de ses constituants dans une matrice de titane, à partir d'une méthode générale qui utilise des résultats de thermodynamique connus, ce qui nous permet de calculer le terme de concentration dans l'équation du mûrissement d'Ostwald. Ce calcul prédit différentes stabilités pour une dispersion de particules d'oxyde d'erbium suivant que l'alliage contient un excès d'erbium ou d'oxygène par rapport à la formation de l'oxyde de terre rare, Er 2O 3. La vitesse de grossissement des particules est plus importante dans les échantillons où il y a excès d'erbium que dans ceux où il y a excès d'oxygène. Nous avons vérifié expérimentalement ces deux prévisions en réalisant tout d'abord la dispersion grâce à un traitement thermique à 700°C, puis en effectuant des recuits ultérieurs isochrones à des températures plus élevées pour déterminer la résistance au grossissement des particules. Nous avons utilisé le recuit isoteherme pour démontrer que le grossissement des partic