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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 4/2018

19.04.2018 | Topical Collection: Metallurgical Processes Workshop for Young Scholars

Orientation Dependence of Columnar Dendritic Growth with Sidebranching Behaviors in Directional Solidification: Insights from Phase-Field Simulations

verfasst von: Hui Xing, Xianglei Dong, Jianyuan Wang, Kexin Jin

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 4/2018

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Abstract

In this study, a thin-interface phase-field model was employed to study the orientation dependence of the columnar dendritic growth with sidebranching behaviors in directional solidification. It was found that the dimensionless tip undercooling increases with the increase of misorientation angle for three pulling velocities. The primary spacing is found to be a function of misorientation angle, and the dimensionless primary spacing with respect to the misorientation angle follows the orientation correction given by Gandin and Rappaz (Acta. Metall. 42:2233–2246, 1994). For the analysis of the dendritic tip, the two-dimensional (2-D) form of the nonaxisymmetric needle crystal was used to determine the radius of the tilted columnar dendrite. Based on the definitions of open side and constrained side of the dendrite, the analysis of the width active sidebranches and the dendritic area in 2-D with respect to the distance from the dendritic tip was carried out to investigate the asymmetrical dendrite envelop and sidebranching behaviors on the two sides in directional solidification. The obtained prefactor and exponent with respect to misorientation angle are discussed, showing that the sidebranching behaviors of a tilted columnar dendritic array obey a similar power-law relationship with that of a free dendritic growth.

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Metadaten
Titel
Orientation Dependence of Columnar Dendritic Growth with Sidebranching Behaviors in Directional Solidification: Insights from Phase-Field Simulations
verfasst von
Hui Xing
Xianglei Dong
Jianyuan Wang
Kexin Jin
Publikationsdatum
19.04.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 4/2018
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-018-1265-0

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