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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 4/2015

01.04.2015

Experimental and Numerical Investigation on the Phase Separation Affected by Cooling Rates and Marangoni Convection in Cu-Cr Alloys

verfasst von: Fei Wang, Katharina von Klinski-Wetzel, Rajdip Mukherjee, Britta Nestler, Martin Heilmaier

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 4/2015

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Abstract

In this work, we study the microstructures upon rapid solidification from the melt which occurs in Cu-Cr electrical contacts after switching operations. As the local cooling rates are difficult to be determined experimentally, we numerically compute the mean radius of Cr-particles from phase separation as a function of the cooling rate by utilizing a convective Cahn–Hilliard model. Based on the computationally derived correlation and on the metallographically observed microstructure, we are able to extract back the local cooling rates during heat treatment. We further examine the effect of Marangoni convection on the phase separation structure in a particularly composed simulation study. We obtain the cooling rate for a given particle size affected by the solutal Marangoni convection.

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Fußnoten
1
\(d_0=\sigma /(\Delta c)^2 (\partial ^2 f/\partial c^2)\).[25]
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat M.B. Schulman, P.G. Slade, L.D. Loud, W. Li, IEEE Trans. Compon. Packag. Technol. 22, 405–413 (1999)CrossRef M.B. Schulman, P.G. Slade, L.D. Loud, W. Li, IEEE Trans. Compon. Packag. Technol. 22, 405–413 (1999)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat K.T. Jacob, S. Priya, Y. Waseda, Z. Metallkd. 91, 594–600 (2000) K.T. Jacob, S. Priya, Y. Waseda, Z. Metallkd. 91, 594–600 (2000)
4.
Zurück zum Zitat D.J. Chakrabarti, D.E. Laughlin, Bull. Alloy Phase Diagr. 5, 59–68 (1984)CrossRef D.J. Chakrabarti, D.E. Laughlin, Bull. Alloy Phase Diagr. 5, 59–68 (1984)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat P. Frey, N. Kink, R. Michal, K.E. Saeger, IEEE Trans. Plasma Sci. 17, 734–739 (1989)CrossRef P. Frey, N. Kink, R. Michal, K.E. Saeger, IEEE Trans. Plasma Sci. 17, 734–739 (1989)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat P.R. Sahm, I. Egry, T. Volkmann, Schmelze, Erstaurrung, Grenzflächen: Eine Einführung in die Physik und Technologie flüssiger und fester Metalle (Vieweg Braunschweig, Wiesbaden, 1999)CrossRef P.R. Sahm, I. Egry, T. Volkmann, Schmelze, Erstaurrung, Grenzflächen: Eine Einführung in die Physik und Technologie flüssiger und fester Metalle (Vieweg Braunschweig, Wiesbaden, 1999)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Z.M. Zhou, Z.P. Xiao, B.W. Wei, Y. Hu, L.W. Tang, C. Liu, Proc. Eng. 29, 3944–3948 (2012)CrossRef Z.M. Zhou, Z.P. Xiao, B.W. Wei, Y. Hu, L.W. Tang, C. Liu, Proc. Eng. 29, 3944–3948 (2012)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Y. Wang, X. Song, Z. Sun, X. Zhou, J. Guo, Mater. Sci. Pol. 28, 199–207 (2007) Y. Wang, X. Song, Z. Sun, X. Zhou, J. Guo, Mater. Sci. Pol. 28, 199–207 (2007)
10.
Zurück zum Zitat M. Yu, Y. Wang, Y. Wang, Z. Sun, Mater. Sci. Pol. 26, 675–679 (2008) M. Yu, Y. Wang, Y. Wang, Z. Sun, Mater. Sci. Pol. 26, 675–679 (2008)
11.
Zurück zum Zitat Z. Sun, Y. Wang, J. Guo, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 16, 998–1002 (2006)CrossRef Z. Sun, Y. Wang, J. Guo, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 16, 998–1002 (2006)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat E. Slamecka, Prüfung von Hochspannungsleistungsschaltern (Springer, Berlin, 1966)CrossRef E. Slamecka, Prüfung von Hochspannungsleistungsschaltern (Springer, Berlin, 1966)CrossRef
13.
14.
16.
17.
Zurück zum Zitat A. Bell, H.A. Davies, Mater. Sci. Eng. A 226–228, 1039–1041 (1997)CrossRef A. Bell, H.A. Davies, Mater. Sci. Eng. A 226–228, 1039–1041 (1997)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat G. Falkenhagen, W. Hofmann, Z. Metallkd. 43, 69–81 (1952) G. Falkenhagen, W. Hofmann, Z. Metallkd. 43, 69–81 (1952)
19.
20.
Zurück zum Zitat J.F.M. Westendorp, W. Koelewijn, W.G.J.H.M. van Sark, F.W. Saris, N.M. van der Pers, T.H. de Kreijser, J. Mater. Res. 1, 652–660 (1986)CrossRef J.F.M. Westendorp, W. Koelewijn, W.G.J.H.M. van Sark, F.W. Saris, N.M. van der Pers, T.H. de Kreijser, J. Mater. Res. 1, 652–660 (1986)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat B. Nestler, A.A. Wheeler, L. Ratke, C. Stöcker, Physica D 141, 133–154 (2000)CrossRef B. Nestler, A.A. Wheeler, L. Ratke, C. Stöcker, Physica D 141, 133–154 (2000)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat G. Tegze, T. Pusztai, L. Gránásy, Mater. Sci. Eng. A 413–414, 418–422 (2005)CrossRef G. Tegze, T. Pusztai, L. Gránásy, Mater. Sci. Eng. A 413–414, 418–422 (2005)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat V.E. Badalassi, H.D. Ceniceros, S. Banerjee, J. Comput. Phys. 190, 371–397 (2003)CrossRef V.E. Badalassi, H.D. Ceniceros, S. Banerjee, J. Comput. Phys. 190, 371–397 (2003)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J. Kim, Commun. Comput. Phys. 12, 613–661 (2012) J. Kim, Commun. Comput. Phys. 12, 613–661 (2012)
26.
Zurück zum Zitat I.M. Liftshitz, V.V. Slyozov, J. Phys. Chem. Solids 19, 35–50 (1961)CrossRef I.M. Liftshitz, V.V. Slyozov, J. Phys. Chem. Solids 19, 35–50 (1961)CrossRef
27.
28.
Zurück zum Zitat T. Iida, R.I.L. Guthrie, The Physical Properties of Liquid Metals (Clarendon Press, Oxford, 1988) T. Iida, R.I.L. Guthrie, The Physical Properties of Liquid Metals (Clarendon Press, Oxford, 1988)
29.
31.
Zurück zum Zitat D. Chatain, N. Eustathopoulos, P. Desre, J. Colloid Interface Sci. 83, 384–392 (1981)CrossRef D. Chatain, N. Eustathopoulos, P. Desre, J. Colloid Interface Sci. 83, 384–392 (1981)CrossRef
32.
35.
Zurück zum Zitat I. Egry, L. Ratke, M. Kolbe, D. Chatain, S. Curiotto, L. Battezzati, E. Johnson, N. Pryds, J. Mater. Sci. 45, 1979–1985 (2010)CrossRef I. Egry, L. Ratke, M. Kolbe, D. Chatain, S. Curiotto, L. Battezzati, E. Johnson, N. Pryds, J. Mater. Sci. 45, 1979–1985 (2010)CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat P. Protopapas, H.C. Andersen, N.A.D. Parlee, J. Chem. Phys. 59, 15–25 (1973)CrossRef P. Protopapas, H.C. Andersen, N.A.D. Parlee, J. Chem. Phys. 59, 15–25 (1973)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat F. Wang, A. Choudhury, M. Selzer, R. Mukherjee, B. Nestler, Phys. Rev. E 86, 066318 (2012)CrossRef F. Wang, A. Choudhury, M. Selzer, R. Mukherjee, B. Nestler, Phys. Rev. E 86, 066318 (2012)CrossRef
39.
40.
Zurück zum Zitat V.G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics (Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1962) V.G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics (Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1962)
Metadaten
Titel
Experimental and Numerical Investigation on the Phase Separation Affected by Cooling Rates and Marangoni Convection in Cu-Cr Alloys
verfasst von
Fei Wang
Katharina von Klinski-Wetzel
Rajdip Mukherjee
Britta Nestler
Martin Heilmaier
Publikationsdatum
01.04.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 4/2015
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-015-2745-3

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