Investigation of solidification behaviour of Mg–6Al and Mg–9Al alloys using in situ neutron diffraction. (January 2015) - Elsayed, A.
Abstract In situ neutron diffraction was used to examine the solidification behaviour of Mg–6 wt-%Al and Mg–9 wt-%Al alloys. Samples of each Mg–Al alloy were heated above their liquidus temperatures and stepwise cooled to 420°C while simultaneously collecting neutron scattering intensities. The solidified alloys were examined using scanning electron microscopy. Mainly blocky Mg17Al12 was found in Mg–6 wt-%Al alloy while branched Mg17Al12 adjacent to a large network of fine lamellar Mg17Al12 was found in the Mg–9 wt-%Al alloy. The neutron diffraction data accurately described the fraction solid growth as represented by the () crystallographic plane over the entire solidification regime. The fraction solid of the Mg–6 wt-%Al alloy rose quickly at temperatures just below the liquidus point and rapidly approached 100% until solidification was complete while the Mg–9 wt-%Al alloy showed a more linear transition from liquid to solid. Neutron diffraction was also capable of detecting the formation of eutectic Mg17Al12 in the Mg–9 wt-%Al alloy. This research demonstrates unique possibilities in using neutron diffraction for further understanding of nucleation, eutectic formation and solid phase evolution of Mg alloys. On a utilisé la diffraction des neutrons in situ afin d'examiner le comportement de solidification des alliages Mg–6%Al en poids et Mg–9%Al en poids. On a chauffé des échantillons de chaque alliage d'Al–Mg au-dessus de leur température de liquidus et on les a refroidis en étapes jusqu'à 420°C tout en recueillant simultanément les intensités de diffusion des neutrons. On a examiné les alliages solidifiés en utilisant la microscopie électronique à balayage. Dans l'alliage Mg–6%Al, on a trouvé principalement du Mg17Al12 en blocs alors qu'on a trouvé du Mg17Al12 ramifié adjacent à un grand réseau de Mg17Al12 à lamelles fines dans l'alliage Mg–9%Al. Les données de diffraction des neutrons décrivaient avec précision la croissance de la fraction solide telle que représentée par le plan cristallographique () du régime entier de solidification. La fraction solide de l'alliage Mg–6%Al s'élevait rapidement à des températures immédiatement au-dessous du point de liquidus et approchait rapidement 100% jusqu'à ce que la solidification soit complète alors que l'alliage Mg–9%Al montrait une transition plus linéaire de liquide à solide. La diffraction des neutrons était également capable de détecter la formation de l'eutectique Mg17Al12 dans l'alliage Mg–9%Al. Cette recherche démontre les possibilités uniques d'utilisation de la diffraction des neutrons pour comprendre davantage la nucléation, la formation d'eutectique et l'évolution de la phase solide des alliages de Mg.