Mgに富むAl-Mg-Ge合金の析出物をつなぐゲルマニウムネットワーク

Germanium network connecting precipitates in an Mg-rich Al-Mg-Ge alloy.

• Ruben Bjørge
• Calin D Marioara
• Sigmund J Andersen
• Randi Holmestad

抄録

200℃で16時間熱処理したAl-0.87Mg-0.43Ge(at.%)合金の析出物を透過電子顕微鏡と環状暗視野走査透過電子顕微鏡(ADF-STEM)で調べた。これまでのAl-Mg-Si-(Cu)の研究では、すべての析出物にSiネットワークが存在することが示されていた。ここでは、より重くて検出しやすいゲルマニウム原子が同様の振る舞いをするかどうかを調べた。析出物は、三元系のAl-Mg-Siよりも無秩序相の割合が高いAl-Mg-Si-Cu合金に見られる析出物によく似ていた。ADF-STEMで撮影した[001]Alに沿った析出物の断面積はすべて、Ge原子が約0.4nm間隔で三角柱状に並んでいることを示した。これらの柱に沿って、沈殿物の0.405nmの周期性と（その針軸に沿って）コヒーレンシー性は、Ge平面の周期性が0.405nmであることを示唆している。したがって、ゲルマニウムネットワークは、Al-Mg-Si-(Cu)のSiネットワークに非常によく似た六角形のサブセル（SC）a = b約0.4 nm、c = 0.405 nmで、この合金のすべての沈殿物に存在しています。このネットワークは常に秩序を持って見えます。したがって、析出物の乱れは、Ge原子の間の構造の他の原子によって引き起こされなければなりません。三元系のAl-Mg-GeとAl-Mg-Siの析出物の違いの一つは、{001}Alのダイヤモンド元素ネットワーク(SC)基の配向性である。Al-Mg-Geでは、<100>SCの端が<100>Alに沿って落ちる。これは第四紀Al-Mg-Si-Cuの一部の析出物の配向と一致している。三元系Al-Mg-Siでは、一方のSC基部が<510>Al方向に平行である。

Precipitates in an Al-0.87Mg-0.43Ge (at.%) alloy, heat-treated for 16 h at 200 degrees C, were investigated by transmission electron microscopy and annular dark-field scanning transmission electron microscopy (ADF-STEM). Earlier studies of Al-Mg-Si-(Cu) have shown that an Si network exists within all precipitates. Here, it was investigated whether the heavier, more easily detectable germanium atom would behave similarly. The precipitates were more similar to those found in Al-Mg-Si-Cu alloys with a high fraction of disordered phases than to ternary Al-Mg-Si. All precipitate cross-sections along [001]Al imaged by ADF-STEM showed that Ge atoms arrange in triangular columns separated by approximately 0.4 nm. Along these columns, the precipitate's 0.405-nm periodicity and coherency (along its needle axis) imply a Ge plane periodicity of 0.405 nm. A germanium network, therefore, exists in all precipitates in this alloy, with a hexagonal sub-cell (SC) a = b approximately 0.4 nm, c = 0.405 nm, which is very similar to the Si network in Al-Mg-Si-(Cu). The network always appears as ordered. Disorder in a precipitate must, therefore, be caused by the other atoms in the structure between Ge atoms. One difference between precipitates of the ternary systems Al-Mg-Ge and Al-Mg-Si is the orientation of the diamond element network (SC) base in {001}Al. In Al-Mg-Ge, a <100>SC edge falls along <100>Al. This coincides with the orientation in some precipitates in quaternary Al-Mg-Si-Cu. In ternary Al-Mg-Si, one SC base is parallel with a <510>Al direction.