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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 7/2015

01.07.2015 | Symposium: Advances in Solidification of Metallic Alloys under External Fields

High-Speed Synchrotron X-ray Imaging Studies of the Ultrasound Shockwave and Enhanced Flow during Metal Solidification Processes

verfasst von: Dongyue Tan, Tung Lik Lee, Jia Chuan Khong, Thomas Connolley, Kamel Fezzaa, Jiawei Mi

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 7/2015

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Abstract

The highly dynamic behavior of ultrasonic bubble implosion in liquid metal, the multiphase liquid metal flow containing bubbles and particles, and the interaction between ultrasonic waves and semisolid phases during solidification of metal were studied in situ using the complementary ultrafast and high-speed synchrotron X-ray imaging facilities housed, respectively, at the Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, US, and Diamond Light Source, UK. Real-time ultrafast X-ray imaging of 135,780 frames per second revealed that ultrasonic bubble implosion in a liquid Bi-8 wt pctZn alloy can occur in a single wave period (30 kHz), and the effective region affected by the shockwave at implosion was 3.5 times the original bubble diameter. Furthermore, ultrasound bubbles in liquid metal move faster than the primary particles, and the velocity of bubbles is 70 ~ 100 pct higher than that of the primary particles present in the same locations close to the sonotrode. Ultrasound waves can very effectively create a strong swirling flow in a semisolid melt in less than one second. The energetic flow can detach solid particles from the liquid–solid interface and redistribute them back into the bulk liquid very effectively.

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Metadaten
Titel
High-Speed Synchrotron X-ray Imaging Studies of the Ultrasound Shockwave and Enhanced Flow during Metal Solidification Processes
verfasst von
Dongyue Tan
Tung Lik Lee
Jia Chuan Khong
Thomas Connolley
Kamel Fezzaa
Jiawei Mi
Publikationsdatum
01.07.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 7/2015
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-015-2872-x

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