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08.07.2019 | Computation & theory | Ausgabe 19/2019

Journal of Materials Science 19/2019

Theoretical and numerical investigations of rod growth of an Ni–Zr eutectic alloy

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 19/2019
Autoren:
Sumanth Nani Enugala, Michael Kellner, Raphael Kobold, Johannes Hötzer, Matthias Kolbe, Britta Nestler, Dieter Herlach
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10853-019-03802-3) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In this work, the directional solidification of NiZr–NiZr\(_2\) eutectics under isothermal conditions is investigated through numerical and theoretical means. Multiple three-dimensional phase-field simulations, including a large-scale simulation, are performed to study the free pattern selection and the velocity–spacing relation of the evolving solidification microstructures. The computed velocities for different spacings of the stoichiometric NiZr rods in the as-well stoichiometric NiZr\(_2\) matrix are compared with the predictions of the classical Jackson–Hunt analysis. Due to certain simplifying assumptions invoked in the original theory which are not entirely representative of the numerically realized microstructures, significant deviations are observed between the two. In view of this, an extended theory is formulated accounting for the global hexagonal arrangement of the evolving rods as well as the solidification front curvatures. Owing to that, a superior compliance is achieved between the analytical and simulated growth kinetics. The key elements of symmetry incorporation are of particular importance, especially in applications to ternary systems.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (pdf 725 KB)
10853_2019_3802_MOESM1_ESM.pdf
Literatur
Über diesen Artikel

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