Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science 15/2009

01.08.2009

Numerical studies on columnar-to-equiaxed transition in directional solidification of binary alloys

verfasst von: Arvind Kumar, Pradip Dutta

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 15/2009

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

A numerical study on columnar-to-equiaxed transition (CET) during directional solidification of binary alloys is presented using a macroscopic solidification model. The position of CET is predicted numerically using a critical cooling rate criterion reported in literature. The macroscopic solidification model takes into account movement of solid phase due to buoyancy, and drag effect on the moving solid phase because of fluid motion. The model is applied to simulate the solidification process for binary alloys (Sn–Pb) and to estimate solidification parameters such as position of the liquidus, velocity of the liquidus isotherm, temperature gradient ahead of the liquidus, and cooling rate at the liquidus. Solidification phenomena under two cooling configurations are studied: one without melt convection and the other involving thermosolutal convection. The numerically predicted positions of CET compare well with those of experiments reported in literature. Melt convection results in higher cooling rate, higher liquidus isotherm velocities, and stimulation of occurrence of CET in comparison to the nonconvecting case. The movement of solid phase aids further the process of CET. With a fixed solid phase, the occurrence of CET based on the same critical cooling rate is delayed and it occurs at a greater distance from the chill.

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
4.
Zurück zum Zitat Martorano MA, Beckermann C, Gandin CA (2003) Metall Mater Trans A 34:1657CrossRef Martorano MA, Beckermann C, Gandin CA (2003) Metall Mater Trans A 34:1657CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Mathiesen R, Arnberg L, Ramsoskar K, Weitkamp T, Rau Ch, Snigirev A (2002) Metall Mater Trans B 33:613CrossRef Mathiesen R, Arnberg L, Ramsoskar K, Weitkamp T, Rau Ch, Snigirev A (2002) Metall Mater Trans B 33:613CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Mathiesen RH, Arnberg L, Bleuet P, Somogyi A (2006) Metall Mater Trans A 37:2515CrossRef Mathiesen RH, Arnberg L, Bleuet P, Somogyi A (2006) Metall Mater Trans A 37:2515CrossRef
8.
10.
Zurück zum Zitat Flood SC, Hunt JD (1988) Metals handbook, vol 15. ASM International, Materials Park, p 130 Flood SC, Hunt JD (1988) Metals handbook, vol 15. ASM International, Materials Park, p 130
11.
Zurück zum Zitat Herlach DM, Eckler K, Karma A, Schwarz M (2001) Mater Sci Eng A 304–306:20 Herlach DM, Eckler K, Karma A, Schwarz M (2001) Mater Sci Eng A 304–306:20
12.
13.
14.
Zurück zum Zitat Suri VK, El-Kaddah N, Berry JT (1991) AFS Trans 99:187 Suri VK, El-Kaddah N, Berry JT (1991) AFS Trans 99:187
19.
20.
27.
Zurück zum Zitat Ludwig A, Wu M (2005) Mater Sci Eng A 413–414:109 Ludwig A, Wu M (2005) Mater Sci Eng A 413–414:109
28.
Zurück zum Zitat Appolaire B, Combeau H, Lesoult G (2008) Mater Sci Eng A 487(1–2):33 Appolaire B, Combeau H, Lesoult G (2008) Mater Sci Eng A 487(1–2):33
30.
31.
Zurück zum Zitat Prescott PJ, Incropera FP (1996) In: Poulikakos D (ed) Advances in heat transfer, vol 28. Academic Press, New York, pp 231–338 Prescott PJ, Incropera FP (1996) In: Poulikakos D (ed) Advances in heat transfer, vol 28. Academic Press, New York, pp 231–338
32.
Zurück zum Zitat Voller VR (2006) In: Minkowycz WJ, Sparrow EM, Murthy JY (eds) Handbook of numerical heat transfer, 2nd edn. Wiley, New York, chap 19 Voller VR (2006) In: Minkowycz WJ, Sparrow EM, Murthy JY (eds) Handbook of numerical heat transfer, 2nd edn. Wiley, New York, chap 19
36.
37.
Zurück zum Zitat Manninen M, Taivassalo V, Kallio S (1996) On the mixture model for multiphase flow. VTT Publications 288, Technical Research Centre of Finland, Espoo Manninen M, Taivassalo V, Kallio S (1996) On the mixture model for multiphase flow. VTT Publications 288, Technical Research Centre of Finland, Espoo
38.
Zurück zum Zitat Yang BJ, Leon-Torres J, Stefanescu DM (1999) Int J Cast Met Res 11:527 Yang BJ, Leon-Torres J, Stefanescu DM (1999) Int J Cast Met Res 11:527
39.
40.
Zurück zum Zitat Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere, Washington, DCMATH Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere, Washington, DCMATH
Metadaten
Titel
Numerical studies on columnar-to-equiaxed transition in directional solidification of binary alloys
verfasst von
Arvind Kumar
Pradip Dutta
Publikationsdatum
01.08.2009
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 15/2009
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-009-3539-z

Weitere Artikel der Ausgabe 15/2009

Journal of Materials Science 15/2009 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.