Skip to main content
Erschienen in: Metals and Materials International 7/2022

16.09.2021

On the Prediction of Grain Refinement Mechanism in Direct Chill Casting of Aluminum and Its Alloys Under Low Degree Mechanical Forced Convection

verfasst von: Deepak Patel, Prasenjit Biswas, Anil Kumar, Hiren R. Kotadia, Archana Mallik, Sanjeev Das

Erschienen in: Metals and Materials International | Ausgabe 7/2022

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

The present investigation focuses on grain refinement in pure aluminum and its alloy under mechanical stirring with a very low degree of forced convection of 800 rpm as compared to reported values of up to 8000 rpm during direct chill casting process (DC). Commercially pure aluminum (99.7%) and Al6082 alloy billets were fabricated in an in-house designed DC casting simulator. Mechanical forced convection (MFC) was applied to the melt during casting by a common four-bladed impeller. The microstructural properties of the as-cast billets have been analysed to study the effect of MFC during casting and solidification. The structure of both Al and its alloy is found to be refined in presence of MFC as compared to conventional DC. A combination of simulation, experimental and theoretical approaches has been used to determine the effect of MFC in melt-temperature distribution to propose the mechanism of grain refinement. It has been observed that MFC prominently reduces the temperature gradient and extends undercooling time, resulting in fine grain structure.

Graphic abstract

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 J.B. Patel, H.-T. Li, M.X. Xia, S. Jones, S. Kumar, K. O’Reilly, Z.Y. Fan, Mater. Sci. Forum 794–796, 149 (2014)CrossRef J.B. Patel, H.-T. Li, M.X. Xia, S. Jones, S. Kumar, K. O’Reilly, Z.Y. Fan, Mater. Sci. Forum 794–796, 149 (2014)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat D. Eskin, I. Brodova, P. Popel, G. Eskin, N. Belov, A. Aksenov, Ey. Tonkov, E. Ponyatovsky, Physical Metallurgy of Direct Chill Casting of Aluminum Alloys (CRC Press, Boca Raton, 2008), pp. 8–13CrossRef D. Eskin, I. Brodova, P. Popel, G. Eskin, N. Belov, A. Aksenov, Ey. Tonkov, E. Ponyatovsky, Physical Metallurgy of Direct Chill Casting of Aluminum Alloys (CRC Press, Boca Raton, 2008), pp. 8–13CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A.N. Turchin, D.G. Eskin, L. Katgerman, Int. J. Cast Metal. Res. 20, 312 (2007) CrossRef A.N. Turchin, D.G. Eskin, L. Katgerman, Int. J. Cast Metal. Res. 20, 312 (2007) CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S. Naher, D. Brabazon, L. Looney, J. Mater. Process. Tech. 166, 430 (2004)CrossRef S. Naher, D. Brabazon, L. Looney, J. Mater. Process. Tech. 166, 430 (2004)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat A. Ramanathan, P.K. Krishnan, R. Muraliraja, J. Manuf. Process. 42, 213 (2019)CrossRef A. Ramanathan, P.K. Krishnan, R. Muraliraja, J. Manuf. Process. 42, 213 (2019)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat S. Singh, I. Singh, A. Dvivedi, Int. J. Cast Metal. Res. 30, 356 (2017)CrossRef S. Singh, I. Singh, A. Dvivedi, Int. J. Cast Metal. Res. 30, 356 (2017)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat H.-T. Li, P. Zhao, R. Yang, J.B. Patel, X. Chen, Z. Fan, Metall. Mater. Trans. B 48, 2481 (2017)CrossRef H.-T. Li, P. Zhao, R. Yang, J.B. Patel, X. Chen, Z. Fan, Metall. Mater. Trans. B 48, 2481 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M.X. Xia, A.K. Prasada Rao, Z.Y. Fan, Mater. Sci. Forum 765, 291 (2013)CrossRef M.X. Xia, A.K. Prasada Rao, Z.Y. Fan, Mater. Sci. Forum 765, 291 (2013)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat B. Zhou, Y.L. Kang, G.M. Zhu, J.Z. Gao, M.F. Qi, H.H. Zhang, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 24, 1109 (2014)CrossRef B. Zhou, Y.L. Kang, G.M. Zhu, J.Z. Gao, M.F. Qi, H.H. Zhang, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 24, 1109 (2014)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat G. Scamans, H.-T. Li, J.L. Nebreda, J. Patel, I. Stone, Y. Wang, X. Yang, Z. Fan, Advanced Casting Technologies Using High Shear Melt Conditioning, in Fundamentals of Aluminium Metallurgy (Elsevier Ltd, Amsterdam, 2018), pp. 249–277 G. Scamans, H.-T. Li, J.L. Nebreda, J. Patel, I. Stone, Y. Wang, X. Yang, Z. Fan, Advanced Casting Technologies Using High Shear Melt Conditioning, in Fundamentals of Aluminium Metallurgy (Elsevier Ltd, Amsterdam, 2018), pp. 249–277
13.
Zurück zum Zitat X. Liu, Q. Zhu, Y. Kang, Y. Zuo, R. Wang, Z. Li, J. Mater. Process. Tech. 279, 116547 (2020)CrossRef X. Liu, Q. Zhu, Y. Kang, Y. Zuo, R. Wang, Z. Li, J. Mater. Process. Tech. 279, 116547 (2020)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat X. Wang, H. Zhang, Y. Zuo, Z. Zhao, Q. Zhu, J. Cui, J. Mater. Sci. 497, 416 (2008) X. Wang, H. Zhang, Y. Zuo, Z. Zhao, Q. Zhu, J. Cui, J. Mater. Sci. 497, 416 (2008)
16.
Zurück zum Zitat G. Wang, P. Croaker, M. Dargusch, D. McGuckin, D. St. John, Comput. Mater. Sci. 134, 116 (2017)CrossRef G. Wang, P. Croaker, M. Dargusch, D. McGuckin, D. St. John, Comput. Mater. Sci. 134, 116 (2017)CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat H. Su, W. Gao, H. Zhang, H. Liu, J. Lu, Z. Lu, J. Manuf. Sci. Eng. Trans. ASME 132, 0610071 (2010)CrossRef H. Su, W. Gao, H. Zhang, H. Liu, J. Lu, Z. Lu, J. Manuf. Sci. Eng. Trans. ASME 132, 0610071 (2010)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat K.M.S. Manu, N.S. Barekar, J. Lazaro-Nebreda, J.B. Patel, Z. Fan, J. Mater. Process. Tech. 295, 117170 (2021)CrossRef K.M.S. Manu, N.S. Barekar, J. Lazaro-Nebreda, J.B. Patel, Z. Fan, J. Mater. Process. Tech. 295, 117170 (2021)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat I. Chang, D. Luo, J.B. Patel, Y. Huang, G.M. Scamans, Z. Fan, 24, 81 (2019) I. Chang, D. Luo, J.B. Patel, Y. Huang, G.M. Scamans, Z. Fan, 24, 81 (2019)
23.
Zurück zum Zitat P. Biswas, A. Kundu, H.R. Kotadia, A. Mallik, S. Das, CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 31, 342 (2020) CrossRef P. Biswas, A. Kundu, H.R. Kotadia, A. Mallik, S. Das, CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 31, 342 (2020) CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S. García-Rodríguez, N. Alba-Baena, N.M. Rudolph, J. Wellekoetter, X.C. Li, T.A. Osswald, J. Manuf. Process. 14, 388 (2012)CrossRef S. García-Rodríguez, N. Alba-Baena, N.M. Rudolph, J. Wellekoetter, X.C. Li, T.A. Osswald, J. Manuf. Process. 14, 388 (2012)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat M.V.S.P. Kumar, M.V.S. Babu, V. Ramana, J. Eng. Res. Appl. 5, 132 (2015) M.V.S.P. Kumar, M.V.S. Babu, V. Ramana, J. Eng. Res. Appl. 5, 132 (2015)
27.
Zurück zum Zitat S. Jones, A.K. Prasada Rao, Z. Fan, Trans. Indian Inst. Met. 66, 117 (2013)CrossRef S. Jones, A.K. Prasada Rao, Z. Fan, Trans. Indian Inst. Met. 66, 117 (2013)CrossRef
29.
30.
Zurück zum Zitat C.J. Li, H. Yang, Z.M. Ren, W.L. Ren, Y.Q. Wu, Prog. Electromagn. Res. Lett. 15, 45 (2010)CrossRef C.J. Li, H. Yang, Z.M. Ren, W.L. Ren, Y.Q. Wu, Prog. Electromagn. Res. Lett. 15, 45 (2010)CrossRef
Metadaten
Titel
On the Prediction of Grain Refinement Mechanism in Direct Chill Casting of Aluminum and Its Alloys Under Low Degree Mechanical Forced Convection
verfasst von
Deepak Patel
Prasenjit Biswas
Anil Kumar
Hiren R. Kotadia
Archana Mallik
Sanjeev Das
Publikationsdatum
16.09.2021
Verlag
The Korean Institute of Metals and Materials
Erschienen in
Metals and Materials International / Ausgabe 7/2022
Print ISSN: 1598-9623
Elektronische ISSN: 2005-4149
DOI
https://doi.org/10.1007/s12540-021-01048-w

Weitere Artikel der Ausgabe 7/2022

Metals and Materials International 7/2022 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.