Microstructures of Eutectic and Near Eutectic Specimens in the Ternary Ag–Cu–Zn System

Abstract

The work reported in this paper was undertaken to study the micromorphology of ternary eutectic freezing in the Ag–Cu–Zn system. Observations were complicated by the fact that specimens near the ternary eutectic in composition enter a region of two phase (Ag plus Cu) equilibrium on cooling, so that it was necessary to quench after freezing to retain the as-solidified structure. Specimens having the ternary eutectic composition reported in the literature (56 wt.%Ag, 20 wt.% Cu, 24 wt.%Zn) gave a microstructure consisting of primary dendrites of the (Ag,Cu)Zn phase, plus a lamellar structure composed of the (Ag) and the (Ag,Cu)Zn phases, when solidified unidirectionally and then quenched from 600°C. Reduction of the Zn content to 23.0 wt.% eliminated the primary (AgCu)Zn dendrites, but gave only the (Ag) and (Ag,Cu)Zn phases in a lamellar binary eutectic structure. Slowly cooled samples of this composition contained the (Cu) phase, formed by solid-state decomposition ofthe (Ag,Cu)Zn phase. It was concluded that nucleation of the (Cu) phase does not occur readily from liquid of ternary eutectic composition. Increasing the Cu content to enhance the probability of nucleation of the (Cu) phase produced a structure consisting of primary (Cu) dendrites, Ag–Cu binary eutectic dendrites and interdendritic ternary eutectic that was lamellar in form.

Résumé

Le travail exposé dans cet article a été entrepris afin d'étudier la micromorphologie de l'eutectique ternaire solidifiant dans le système Ag–Cu–Zn. Les observations furent compliquées par le fait que les échantillons près de la composition de l'eutectique ternaire entrent dans une région à deux phases (Ag plus Cu) en équilibre au refroidissement, et il nous a fallu faire une trempe après solidification afin de conserver la structure telle que solidifiee. Les échantillons ayant la composition de l'eutectique ternaire rapportée dans la litterature (56%pd. Ag, 20 %pd. Cu, 24 %pd. Zn) présentent une microstructure qui consiste en dendrites primaires de la phase (Ag, Cu)Zn plus une structure lamellaire composée des phases (Ag) et (Ag,Cu)Zn, ceci aprés solidification unidirectionnelle et trempe à partir de 600°C. La réduction jusqu'à 23 % pds. de la teneur en Zn élimina les dendrites primaires (Ag, Cu)Zn et ne laissa que les phases (Ag) et (Ag,Cu)Zn dans une structure lamellaire d'eutectique binaire. Des échantillons de cette composition refroidis lentement contenaient la phase (Cu), formée par la décomposition à l'état solide de la phase (Ag,Cu)Zn. Nous en avons conclu que la nucléation de la phase (Cu) ne se produit pas facilement à partir d'un liquide de la composition eutectique ternaire. En accroissant la teneur en Cu pour augmenter la probabilité de nucléation de la phase (Cu) on a produit une structure consistant en dendrites primaires (Cu), dendrites de l'eutectique binaire Ag–Cu et un eutectique ternaire interdendritique et lamellaire.