Atomic Ordering Kinetics in a Cu–56 at % Au Alloy at a Temperature of 250°C

A. Yu. Volkov; Волков А. Ю.; P. O. Podgorbunskaya; Подгорбунская П. О.; O. S. Novikova; Новикова О. С.; A. I. Valiullin; Валиуллин А. И.; A. V. Glukhov; Глухов А. В.; N. A. Kruglikov; Кругликов Н. А.

doi:10.31857/S0002337X23060064

Atomic Ordering Kinetics in a Cu–56 at % Au Alloy at a Temperature of 250°C

Authors: Volkov A.Y.¹, Podgorbunskaya P.O.²^,3, Novikova O.S.², Valiullin A.I.⁴, Glukhov A.V.⁴, Kruglikov N.A.⁵
Affiliations:
1. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences
2. M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences
3. Ural Federal University Named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
4. M.N. Mikheev lnstitute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences
5. Mikheev Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 59, No 6 (2023)
Pages: 589-596
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140184
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060064
EDN: https://elibrary.ru/EPXSZL
ID: 140184

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

We have studied the kinetics of the disorder → order (A1 → L10) transformation in Cu–56Au nonstoichiometric alloy at a temperature of 250°C. The disordered initial state of the alloy was produced by either quenching of samples from a high temperature or plastic deformation. The results demonstrate that the rate of atomic ordering in the quenched alloy is extremely low: the transformation needs approximately two months of annealing at a temperature of 250°C to reach completion. The rate of atomic ordering in predeformed samples is even lower. In both an as-quenched and an ordered state, the lattice parameters of the alloy under investigation slightly exceed those of the equiatomic alloy. Independent of the initial state of samples, their microhardness first rises in the course of atomic ordering and then falls off. The resistivity of Cu–56Au alloy in a well-ordered state has been shown for the first time to be ρ = 7.04 × 10–8 Ω m, which is far lower than was thought previously. The data we obtained have been used to assess the ratio of the phases present (order/disorder) in different stages of annealing.

Keywords

Cu–Au system, phase transformations, atomic ordering, resistivity, microhardness

References

Kurnakov N., Zemczuzny S., Zasedatelev M. Transformations in Alloys of Gold with Copper // J. Inst. Met. 1916. V. 15. P. 305–331.
Jogansson C.H., Linde J.O. Rongenographishe und Elecrtiche Untersuchungen der CuAu – Systems // Ann. Phys. 1936. V. 25. P. 1–48.
Столофф Н.С., Дэвис Р.Г. Механические свойства упорядочивающихся сплавов; Пер. с англ. Вульф Л.Б. / Под ред. Курдюмова В.Г. М.: Металлургия, 1969. 113 с.
Garcia-Gonzalez M., van Petegem S., Baluc N., Dupraz M., Honkimaki V., Lalire F., van Swygenhoven H. Influence of Thermo-Mechanical History on the Ordering Kinetics in 18 Carat Au Alloys // Acta Mater. 2020. V. 191. P. 186–197. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.032
Antonova O.V., Volkov A.Yu. Changes of Microstructure and Electrical Resistivity of Ordered Cu-40Pd (at. %) Alloy under Severe Plastic Deformation // Intermetallics. 2012. V. 21. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2011.09.004
Glezer A.M., Timshin I.A., Shchetinin I.V., Gorshenkov M.V., Sundeev R.V., Ezhova A.G. Unusual Behavior of Long-Range Order Parameter in Fe3Al Superstructure under Severe Plastic Deformation in Bridgman Anvils // J. Alloys Compd. 2018. V. 744. P. 791–796. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.02.124
Иевлев В.М., Донцов А.И., Канныкин С.В., Прижимов А.С., Солнцев К.А., Рошан Н.Р., Горбунов С.В. Коэффициент термического расширения твердого раствора Pd–Cu // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 12. С. 1294–1297. https://doi.org/10.31857/S0002337X20120064
Новикова О.С., Лавринова К.О., Костина А.Е., Кругликов Н.А., Елохина Н.В., Волков А.Ю. Использование резистометрии для определения температурно-концентрационной границы фазового превращения L12 → A1 в сплавах Cu–Pd // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 2. С. 133–143. https://doi.org/10.1134/S0002337X1902009X
Федоров П.П., Волков С.Н. Фазовая диаграмма системы Au–Cu // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 61. № 6. С. 809–812. https://doi.org/10.7868/S0044457X16060064
Федоров П.П., Шубин Ю.В., Чернова Е.В. Фазовая диаграмма системы медь-палладий // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 6. С. 794–797. https://doi.org/10.31857/S0044457X21050056
Volkov A.Yu., Antonova O.V., Glukhov A.V., Komkova D.A., Antonov B.D., Kostina A.E., Livinets A.A., Generalova K.N. Features of the Disorder-Order Phase Transition in non-Stoichoimetric Cu–56 at. % Au Alloy // J. Alloys Compd. 2021. V. 891. P. 161938. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161938
Малышев В.М., Румянцев Д.В. Золото. М.: Металлургия, 1979. 288 с.
Гринберг Б.А., Сюткина В.И. Новые методы упрочнения упорядоченных сплавов. М.: Металлургия, 1985. 175 с.
Генералова К.Н., Глухов А.В., Волков А.Ю. Рентгеноструктурный анализ кинетики атомного упорядочения по типу L10 в нестехиометрическом золото-медном сплаве // Вестн. Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20. С. 75–85. https://doi.org/10.15593/2224-9877/2018.2.09
Tanaka S., Kanzava Y. Ageing Characteristics of Cu–Pd–Ag Alloys // J. Jpn. Inst. Met. Meter. 1980. V. 44. № 9. P. 973–979. https://doi.org/10.2320/jinstmet1952.44.9_973
Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000. 271 с. 1. 17.
Malis O., Ludwig K.F. Kinetics of Phase Transitions in Equiatomic CuAu // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1999. V. 60. № 21. P. 14675–14682.
Волков А.Ю., Антонов Б.Д., Пацелов А.М. Влияние внешних воздействий на доменную структуру эквиатомного сплава CuAu // ФММ. 2010. Т. 110. № 3. С. 264–274.
Syutkina V.I., Yakovleva E.S. The Mechanism of Deformation of the Ordered CuAu Alloy // Phys. Status Solidi. 1967. V. 21. № 2. P. 465–480.
Cahn R.W. Recovery, Strain-Age-Hardening and Recrystallization in Deformed Intermetallics // High Temperature Aluminides and Intermetallics / Eds. Whang S.H. et al. N.Y.: Miner. Met. Mater. Soc. 1990. P. 245–270.
Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 359 с.
Смирнов А.А. Теория электросопротивления сплавов. Киев: АН УССР, 1960. 223 с.
Possiter P.L. Long-Range Order and the Electrical Resistivity // J. Phys. F: Met. Phys. 1980. V. 10. № 7. P. 1465–1495. https://doi.org/10.1088/0305-4608/10/7/014
Mitsui K. Change in Electrical Resistivity during Continuous Heating of Cu3Pd Alloys Quenched from Various Temperatures // Philos. Mag. B. 2001. V. 81. № 4. P. 433–449. https://doi.org/10.1080/13642810110035537
Wang Y., Jiang D., Yu W., Huang S., Wu D., Xu Y., Yang X. Short-Range Ordering in a Commercial Ni–Cr–Al–Fe Precision Resistance Alloy // Mater. Des. 2019. V. 181. P. 107981. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107981
Костина А.Е., Новикова О.С., Глухов А.В., Антонов Б.Д., Волков А.Ю. Формирование ближнего атомного порядка в сплавах Cu-Pd с малым содержанием палладия: резистометрическое исследование // ФММ. 2022. Т. 123. № 1. С. 40–46. https://doi.org/10.31857/S0015323022010089
Kim M.J., Flanagan W.F. The Effect of Plastic Deformation on the Resistivity and Hall Effect of Copper-Palladium and Gold-Palladium Alloys // Acta Metall. 1967. V. 15. P. 735–745.
Буйнов Н.Н. Рентгенографическое исследование упорядочения в сплаве AuCu // ЖЭТФ. 1947. № 1. С. 41–46.
Volkov A.Yu., Novikova O.S., Antonov B.D. The Kinetics of Ordering in an CuPd Alloy: A Resistometric Study // J. Alloys Compd. 2013. V. 581. P. 625–631. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.07.132
Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах; Пер. с англ. Беленького А.Я. и Темкина Д.Е. М.: Мир, 1978. Т. 1. 806 с.
Балина Е.А., Гельд П.В., Андреева Л.П., Зеленин Л.П. Кинетика процессов упорядочения и разупорядочения двойных сплавов Cu-Pd // ФММ. 1990. № 12. С. 144–148.
Kuczynski G.C., Hochman R.E., Doyama M. Study of the Kinetics of Ordering in the Alloy CuAu // J. Appl. Phys. 1955. V. 26. № 7. P. 871–878. https://doi.org/10.1063/1.1722112