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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 8/2013

01.08.2013

Chimney Formation in Solidifying Ga-25wt pct In Alloys Under the Influence of Thermosolutal Melt Convection

verfasst von: Natalia Shevchenko, Stephan Boden, Gunter Gerbeth, Sven Eckert

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 8/2013

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Abstract

The directional solidification of Ga-25wt pct In alloys within a Hele-Shaw cell under the influence of thermosolutal convection was observed by means of X-ray radioscopy. The unstable density stratification at the solidification front causes the formation of rising plumes containing solute-rich liquids. The development of the chimneys and the probability of their surviving depend sensitively on the spatial and temporal properties of the flow field. Variations of the vertical temperature gradient along the solidification cell lead to the observation of different mechanisms for chimney formation. Perturbations of the dendritic structure are the origin of development of segregation freckles in case of low temperature gradients. The long-term stabilities of these segregation channels are strongly influenced by the transient nature of the melt convection. The situation at higher temperature gradients is characterized by two dominating convection rolls in the liquid phase which are driven by a lateral temperature gradient and the convex shape of the solidification front. The penetration of this flow pattern into the mushy zone results in continuous accumulation of solute in the central part of the mushy zone followed by a remelting of the solid fraction and the occurrence of a stable chimney.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat A.K. Sample and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1984, vol. 15A, pp. 2163-73. A.K. Sample and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1984, vol. 15A, pp. 2163-73.
2.
Zurück zum Zitat J.R. Sarazin and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1988, vol. 19A, pp. 1861-71. J.R. Sarazin and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1988, vol. 19A, pp. 1861-71.
3.
Zurück zum Zitat A. Hellawell, J.R. Sarazin, and R.S. Steube: Phil. Trans: Phys. Sci. Eng., 1993, vol. 345, pp. 507-544.CrossRef A. Hellawell, J.R. Sarazin, and R.S. Steube: Phil. Trans: Phys. Sci. Eng., 1993, vol. 345, pp. 507-544.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S.N. Tewari and R. Shah: Metall. Mater. Trans. A, 1996, vol. 27A, pp. 1353-62.CrossRef S.N. Tewari and R. Shah: Metall. Mater. Trans. A, 1996, vol. 27A, pp. 1353-62.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M.I. Bergman, D. R. Fearn, J. Bloxham, and M.C. Shannon: Metall. Mater. Trans. A, 1997, vol. 28A, pp. 859-66. M.I. Bergman, D. R. Fearn, J. Bloxham, and M.C. Shannon: Metall. Mater. Trans. A, 1997, vol. 28A, pp. 859-66.
6.
Zurück zum Zitat S.D. Felicelli, D.R. Poirier, and J.C. Heinrich: Metall. Mater. Trans. B, 1998, vol. 29B, pp. 847-55.CrossRef S.D. Felicelli, D.R. Poirier, and J.C. Heinrich: Metall. Mater. Trans. B, 1998, vol. 29B, pp. 847-55.CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat R. Trivedi, P. Mazumder, and S.N. Tewari: Metall. Mater. Trans. A. 2002, vol. 33A, pp. 3763-75.CrossRef R. Trivedi, P. Mazumder, and S.N. Tewari: Metall. Mater. Trans. A. 2002, vol. 33A, pp. 3763-75.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J. E. Spinelli, D.M. Rosa, I. L. Ferreira, and A. Garcia: Mat. Sci. Eng. A, 2004, vol. 383, pp. 271-82. J. E. Spinelli, D.M. Rosa, I. L. Ferreira, and A. Garcia: Mat. Sci. Eng. A, 2004, vol. 383, pp. 271-82.
11.
Zurück zum Zitat S. Boden. B. Willers, S. Eckert, and G. Gerbeth: Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 39A, pp. 613-23.CrossRef S. Boden. B. Willers, S. Eckert, and G. Gerbeth: Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 39A, pp. 613-23.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S.M. Copley, A.F. Giamei, S.M. Johnson, and M.F. Hornbecker: Metall. Trans., 1970, vol. 1, pp. 2193-2204.CrossRef S.M. Copley, A.F. Giamei, S.M. Johnson, and M.F. Hornbecker: Metall. Trans., 1970, vol. 1, pp. 2193-2204.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat B.T. Murray, A.A. Wheeler, and M.E. Glicksman: J. Cryst. Growth, 1995, vol. 154, pp. 386-400.CrossRef B.T. Murray, A.A. Wheeler, and M.E. Glicksman: J. Cryst. Growth, 1995, vol. 154, pp. 386-400.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat M. Zhang and T. Maxworthy: J. Fluid Mech., 2002, vol. 470, pp. 247-68.CrossRef M. Zhang and T. Maxworthy: J. Fluid Mech., 2002, vol. 470, pp. 247-68.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat S.H. Whiteoak, H.E. Huppert, and M.G. Worster: J. Crystal Growth, 2008, vol. 310, pp. 3545-51.CrossRef S.H. Whiteoak, H.E. Huppert, and M.G. Worster: J. Crystal Growth, 2008, vol. 310, pp. 3545-51.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat R.H. Mathiesen, L. Arnberg, F. Mo, T. Weitkamp, and A. Snigirev: Phys. Rev. Lett., 1999, vol. 83, pp. 5062-65.CrossRef R.H. Mathiesen, L. Arnberg, F. Mo, T. Weitkamp, and A. Snigirev: Phys. Rev. Lett., 1999, vol. 83, pp. 5062-65.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat R.H. Mathiesen and L. Arnberg: Acta Materialia, 2005, vol. 53, pp. 947-56.CrossRef R.H. Mathiesen and L. Arnberg: Acta Materialia, 2005, vol. 53, pp. 947-56.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat R.H. Mathiesen, L. Arnberg, K. Ramsoskar, T. Weitkamp, C. Rau, and A. Snigirev: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33B, pp. 613-23. R.H. Mathiesen, L. Arnberg, K. Ramsoskar, T. Weitkamp, C. Rau, and A. Snigirev: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33B, pp. 613-23.
19.
Zurück zum Zitat N. Shevchenko, S. Boden, S. Eckert, and G. Gerbeth: IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 2011, vol. 27, 012085.CrossRef N. Shevchenko, S. Boden, S. Eckert, and G. Gerbeth: IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 2011, vol. 27, 012085.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat J.N. Koster, T. Seidel, and R. Derebail: J. Fluid Mech. 1997, vol. 343, 29-41.CrossRef J.N. Koster, T. Seidel, and R. Derebail: J. Fluid Mech. 1997, vol. 343, 29-41.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat J.N. Koster, R. Derebail, and A. Grötzbach: Appl. Phys. A, 1997, vol. 64, pp. 45-54.CrossRef J.N. Koster, R. Derebail, and A. Grötzbach: Appl. Phys. A, 1997, vol. 64, pp. 45-54.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat N. Shevchenko, S. Boden, S. Eckert, and G. Gerbeth: IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 2012, vol. 33, 012035.CrossRef N. Shevchenko, S. Boden, S. Eckert, and G. Gerbeth: IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 2012, vol. 33, 012035.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat B.K.P. Horn and B.G. Schunck: Artificial Intelligence 1981, vol. 17, pp. 185-203.CrossRef B.K.P. Horn and B.G. Schunck: Artificial Intelligence 1981, vol. 17, pp. 185-203.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat D. J. Tritton: Physical Fluid Dynamics, Van Nostrand Reinhold, 1977 (reprinted 1980), Section 22.7, The Coanda Effect. D. J. Tritton: Physical Fluid Dynamics, Van Nostrand Reinhold, 1977 (reprinted 1980), Section 22.7, The Coanda Effect.
25.
Zurück zum Zitat J.C. Ramirez and C. Beckermann: Metall. Mater. Trans. A., 2003, vol. 34A, pp. 1525-36.CrossRef J.C. Ramirez and C. Beckermann: Metall. Mater. Trans. A., 2003, vol. 34A, pp. 1525-36.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat P. Delaleau, C. Beckermann, R.H. Mathiesen and L. Arnberg : ISIJ International, 2010, vol. 50, pp. 1886-1894.CrossRef P. Delaleau, C. Beckermann, R.H. Mathiesen and L. Arnberg : ISIJ International, 2010, vol. 50, pp. 1886-1894.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat J.A. Dantzig and M. Rappaz : Solidification, 2009, EPFL Press, Lausanne.CrossRef J.A. Dantzig and M. Rappaz : Solidification, 2009, EPFL Press, Lausanne.CrossRef
Metadaten
Titel
Chimney Formation in Solidifying Ga-25wt pct In Alloys Under the Influence of Thermosolutal Melt Convection
verfasst von
Natalia Shevchenko
Stephan Boden
Gunter Gerbeth
Sven Eckert
Publikationsdatum
01.08.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 8/2013
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-013-1711-1

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