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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 5/2017

20.07.2017 | Topical Collection: Physical and Numerical Simulations of Materials Processing

Influence of Pressure Field in Melts on the Primary Nucleation in Solidification Processing

verfasst von: Milan Rakita, Qingyou Han

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 5/2017

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Abstract

It is well known that external fields applied to melts can cause nucleation at lower supercoolings, fragmentation of growing dendrites, and forced convection around the solidification front. All these effects contribute to a finer microstructure of solidified material. In this article, we analyze how the pressure field created with ultrasonic vibrations influences structure refinement in terms of supercooling. It is shown that only high cavitation pressures of the order of 104 atmospheres are capable of nucleating crystals at minimal supercoolings. We demonstrate the possibility of sononucleation even in superheated liquid. Simulation and experiments with water samples show that very high cavitation pressures occur in a relatively narrow zone where the drive acoustic field has an appropriate combination of pressure amplitude and frequency. In order to accurately predict the microstructure formed by ultrasonically assisted solidification of metals, this article calls for the development of equations of state that would describe the pressure-dependent behavior of molten metals.

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Metadaten
Titel
Influence of Pressure Field in Melts on the Primary Nucleation in Solidification Processing
verfasst von
Milan Rakita
Qingyou Han
Publikationsdatum
20.07.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 5/2017
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-017-1029-2

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