Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 3/2015

01.03.2015

Nucleation and Growth of Eutectic Si in Al-Si Alloys with Na Addition

verfasst von: J. H. Li, J. Barrirero, M. Engstler, H. Aboulfadl, F. Mücklich, P. Schumacher

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 3/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Al-5 wt pct Si-based alloys with Na additions (19 and 160 ppm) have been produced by controlled sand casting and melt spinning. Entrained droplet technique and differential scanning calorimetry were employed to investigate the nucleation behavior of eutectic Si. High-resolution transmission electron microscopy and atom probe tomography were used to investigate the distribution of Na atoms within eutectic Si and at the interfaces between eutectic Si and eutectic Al. It was found that (i) only 19 ppm Na addition results into a high undercooling (49 K (49 °C)) of the entrained eutectic droplet. However, further increasing Na addition up to 160 ppm exerts no positive effect on the nucleation of eutectic Si, instead a decreased undercooling (29 K (29 °C)) was observed. (ii) Na addition suppresses the growth of eutectic Si due to the Na segregation at the interface between eutectic Si and eutectic Al, and (iii) Na addition promotes significant multiple Si twins, which can be attributed to the proposed adsorption of Na atoms at the intersection of Si twins and along the 〈112〉Si growth direction of Si. The present investigation demonstrates, for the first time, a direct observation on the distribution of Na atoms within eutectic Si and thereby provides strong experimental supports to the well-accepted impurity-induced twinning growth mechanism and poisoning of the twin plane re-entrant edge growth mechanism.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Pacz: US Patent No. 1387900, 1921. A. Pacz: US Patent No. 1387900, 1921.
2.
Zurück zum Zitat Shu-Zu Lu and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1987, vol. 18, pp.1721-1733.CrossRef Shu-Zu Lu and A. Hellawell: Metall. Trans. A, 1987, vol. 18, pp.1721-1733.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat R.D. Hamilton and R.G. Seidensticker: J. Appl. Phys., 1960, vol. 31, p. 1165.CrossRef R.D. Hamilton and R.G. Seidensticker: J. Appl. Phys., 1960, vol. 31, p. 1165.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M.G. Day and A. Hellawell: Proc. R Soc. Lond A, 1968, vol. 305, pp. 473-491.CrossRef M.G. Day and A. Hellawell: Proc. R Soc. Lond A, 1968, vol. 305, pp. 473-491.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat J.H. Li, M. Zarif, M. Albu, B. McKay, F. Hofer and P. Schumacher: Acta Mater., 2014, vol. 72, pp. 80-98.CrossRef J.H. Li, M. Zarif, M. Albu, B. McKay, F. Hofer and P. Schumacher: Acta Mater., 2014, vol. 72, pp. 80-98.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat J.H. Li, M. Zarif, G. Dehm and P.Schumacher: PHIL. Mag., 2012, vol. 92, pp. 3789-3805.CrossRef J.H. Li, M. Zarif, G. Dehm and P.Schumacher: PHIL. Mag., 2012, vol. 92, pp. 3789-3805.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Zarif, B. McKay and P. Schumacher: Metall. Mater. Trans. A., 2011, vol. 42, pp. 1684-1691.CrossRef M. Zarif, B. McKay and P. Schumacher: Metall. Mater. Trans. A., 2011, vol. 42, pp. 1684-1691.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat K. Nogita, H. Yasuda, K. Yoshida, K. Uesugi, A. Takeuchi, Y. Suzuki and A.K.Dahle: Scripta Mater., 2006, vol. 55, pp. 787-790.CrossRef K. Nogita, H. Yasuda, K. Yoshida, K. Uesugi, A. Takeuchi, Y. Suzuki and A.K.Dahle: Scripta Mater., 2006, vol. 55, pp. 787-790.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat K. Nogita, H. Yasuda, M. Yoshiya, S.D. McDonald, K. Uesugi, A. Takeuchi and Y. Suzuki: J. Alloys Compd., 2010, vol. 489, pp. 415-420.CrossRef K. Nogita, H. Yasuda, M. Yoshiya, S.D. McDonald, K. Uesugi, A. Takeuchi and Y. Suzuki: J. Alloys Compd., 2010, vol. 489, pp. 415-420.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesiger, T. Yamamoto, N. Lazarev, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura and J. Banhart: Acta Mater., 2012, vol. 60, pp. 3920-3928.CrossRef M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesiger, T. Yamamoto, N. Lazarev, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura and J. Banhart: Acta Mater., 2012, vol. 60, pp. 3920-3928.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesiger, T. Yamamoto, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura and J. Banhart. Ultramicroscopy, 2013, vol. 132, pp. 216-221.CrossRef M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesiger, T. Yamamoto, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura and J. Banhart. Ultramicroscopy, 2013, vol. 132, pp. 216-221.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Barrirero, M. Engstler, N. Ghafoor, N. de Jonge, M. Odén and F. Mücklich:. Alloys Compd., 2014, vol. 611, pp. 410-421.CrossRef J. Barrirero, M. Engstler, N. Ghafoor, N. de Jonge, M. Odén and F. Mücklich:. Alloys Compd., 2014, vol. 611, pp. 410-421.CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat Q.Y. Liu, Q.C. Li and J.R. Zhang: Scripta Metall., 1988, vol. 22, pp. 789-791.CrossRef Q.Y. Liu, Q.C. Li and J.R. Zhang: Scripta Metall., 1988, vol. 22, pp. 789-791.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat K. Kobayashi, P.H. Shingu and R. Ozaki: J. Materials Science., 1975, vol. 10, pp. 290-299.CrossRef K. Kobayashi, P.H. Shingu and R. Ozaki: J. Materials Science., 1975, vol. 10, pp. 290-299.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Y.H. Cho, H.C. Lee, K.H. Oh and A.K. Dahle: Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 10, p.2435.CrossRef Y.H. Cho, H.C. Lee, K.H. Oh and A.K. Dahle: Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 10, p.2435.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat P.B. Crosley and L.F. Mondolfo: Modern Castings, 1966, vol. 49, p.63. P.B. Crosley and L.F. Mondolfo: Modern Castings, 1966, vol. 49, p.63.
19.
Zurück zum Zitat C.R. Ho and B. Cantor: J. Materials Science, 1995, vol. 30, pp. 1912-1920.CrossRef C.R. Ho and B. Cantor: J. Materials Science, 1995, vol. 30, pp. 1912-1920.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat C.R. Ho and B. Cantor: Acta Metall. Mater., 1995, vol. 43, pp.3231-3246.CrossRef C.R. Ho and B. Cantor: Acta Metall. Mater., 1995, vol. 43, pp.3231-3246.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat K. Thompson, D. Lawrence, D.J. Larson, J.D. Olson, T.F. Kelly and B. Gorman: Ultramicroscopy, 2007, vol.107, pp.131-139.CrossRef K. Thompson, D. Lawrence, D.J. Larson, J.D. Olson, T.F. Kelly and B. Gorman: Ultramicroscopy, 2007, vol.107, pp.131-139.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat T.F. Kelly and M.K. Miller: Review of Scientific Instruments, 2007, vol. 78, p. 031101.CrossRef T.F. Kelly and M.K. Miller: Review of Scientific Instruments, 2007, vol. 78, p. 031101.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M.K. Miller: Atom Probe Tomography: Analysis at the Atomic Level. New York, Kluwer Academic/Plenum, 2000.CrossRef M.K. Miller: Atom Probe Tomography: Analysis at the Atomic Level. New York, Kluwer Academic/Plenum, 2000.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat C. Oberdorfer, S.M. Eich and G. Schmitz: Ultramicroscopy, 2013, vol. 128, pp. 55-67.CrossRef C. Oberdorfer, S.M. Eich and G. Schmitz: Ultramicroscopy, 2013, vol. 128, pp. 55-67.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat J.H. Li, M. Albu, F. Hofer and P.Schumacher: Acta Mater., 2015, vol. 83, pp. 187-202.CrossRef J.H. Li, M. Albu, F. Hofer and P.Schumacher: Acta Mater., 2015, vol. 83, pp. 187-202.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat L. Clapham and R.W. Smith: in Partitioning of Strontium Modifier to Individual Phases in Al-Si Eutectic, J. Beech and H. Jones, eds., Proc. 4th Decenn. Int. Conf. Solidif. Process, Sheffield, 1987. L. Clapham and R.W. Smith: in Partitioning of Strontium Modifier to Individual Phases in Al-Si Eutectic, J. Beech and H. Jones, eds., Proc. 4th Decenn. Int. Conf. Solidif. Process, Sheffield, 1987.
27.
28.
Zurück zum Zitat DA Porter, KE Easterling, MY Sherif (2009) Phase Transformation in Metals and Alloys, 3rd ed., CRC Press, Boca Raton, FL. DA Porter, KE Easterling, MY Sherif (2009) Phase Transformation in Metals and Alloys, 3rd ed., CRC Press, Boca Raton, FL.
29.
Zurück zum Zitat E.B. Smith: Basic Chemical Thermodynamics, 4th ed., Oxford University Press, New York, 1990. E.B. Smith: Basic Chemical Thermodynamics, 4th ed., Oxford University Press, New York, 1990.
Metadaten
Titel
Nucleation and Growth of Eutectic Si in Al-Si Alloys with Na Addition
verfasst von
J. H. Li
J. Barrirero
M. Engstler
H. Aboulfadl
F. Mücklich
P. Schumacher
Publikationsdatum
01.03.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 3/2015
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-014-2702-6

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2015

Metallurgical and Materials Transactions A 3/2015 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.