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01.04.2014 | Symposium: International Workshop on Materials Design Process: Thermodynamics, Kinetics and Microstructure Control | Ausgabe 4/2014

Metallurgical and Materials Transactions A 4/2014

Phase-Field Modeling of Polycrystalline Solidification: From Needle Crystals to Spherulites—A Review

Zeitschrift:
Metallurgical and Materials Transactions A > Ausgabe 4/2014
Autoren:
László Gránásy, László Rátkai, Attila Szállás, Bálint Korbuly, Gyula I. Tóth, László Környei, Tamás Pusztai
Wichtige Hinweise
Manuscript submitted May 7, 2013.

Abstract

Advances in the orientation-field-based phase-field (PF) models made in the past are reviewed. The models applied incorporate homogeneous and heterogeneous nucleation of growth centers and several mechanisms to form new grains at the perimeter of growing crystals, a phenomenon termed growth front nucleation. Examples for PF modeling of such complex polycrystalline structures are shown as impinging symmetric dendrites, polycrystalline growth forms (ranging from disordered dendrites to spherulitic patterns), and various eutectic structures, including spiraling two-phase dendrites. Simulations exploring possible control of solidification patterns in thin films via external fields, confined geometry, particle additives, scratching/piercing the films, etc. are also displayed. Advantages, problems, and possible solutions associated with quantitative PF simulations are discussed briefly.

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