Comprendre le rôle des impuretés dans la cinétique de précipitation dans les alliages Al-Sc-Zr

La formation de L12 Al3Sc et Al3Zr conduit à des améliorations des propriétés mécaniques par la formation de précipités lors du vieillissement artificiel. Nouveaux gisements minéraux découverts en Australie, ainsi que de nouvelles méthodes de traitement, laissent espérer que le prix du Sc deviendra plus accessible. La cinétique de précipitation de l'Al3Sc dans les alliages d'aluminium de haute pureté et de composition contrôlée est bien connue. Cependant, le processus de précipitation en présence d'impuretés telles que Fe et Si n'a pas été étudié. Par conséquent, la problématique de la thèse actuelle se concentre sur l'effet des impuretés sur la cinétique de précipitation dans Al-Sc-Zr lors du vieillissement artificiel à différentes températures. Les rapports précédents dans la littérature indiquent un effet accélérateur du Si et il existe peu de rapports sur l'effet du Fe. En utilisant une méthode combinatoire, dans ce travail, nous étudions l'effet du Si sur la cinétique de précipitation via des échantillons avec un gradient de composition macroscopique (également appelés couples de diffusion). De plus, deux ensembles d'échantillons sont étudiés avec une concentration différente en Fe pour étudier comparativement l'effet du Fe. La cinétique de précipitation est observée indirectement via la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et des mesures de dureté sur les échantillons avec un gradient de composition macroscopique. De plus, des techniques de caractérisation avancées telles que la microscopie électronique à balayage, la microscopie électronique à transmission et la tomographie par sonde atomique sont utilisées pour analyser les conditions déterminées comme critiques pendant le vieillissement. Un fort effet d'accélération a été observé, avec une augmentation du Si, en accord avec les rapports précédents. Cependant, un effet de saturation a été identifié, qui semble dépendre de la température de vieillissement. Ceci est discuté en fonction de l'interaction Si-lacune dans la précipitation de Al3Sc. Une modélisation dans un cadre numérique de Kampmann-Wagner a été réalisée en supposant différents nombres de sites de nucléation hétérogènes. Il a été identifié par microscopie électronique en transmission (MET) et par spectroscopie ionique atomique (APT) que la présence de Si conduit à un rayon moyen plus petit et à une fraction volumique plus grande des précipités, ce qui favorise des augmentations plus importantes des propriétés mécaniques. De plus, il a été observé que le Si remplace l'Al dans la structure des précipités et que la concentration de Si dans les précipités augmente avec la concentration dans la solution solide. Enfin, il a été observé que le Fe peut également remplacer l'Al dans les précipités. De plus, en présence de Fe, le Si se trouve en concentrations plus élevées à l'intérieur du précipité que lorsque le Fe est pratiquement absent.