Forgó mágneses mező (RMF) által indukált olvadékáramlás hatása egyirányúan kristályosodott Al–7wt.% Si-ötvözet mezo- és mikroszerkezetére – Benchmark-kísérlet mágneses keveréssel
Absztrakt
Másodközlés – Eredeti közlemény:
The effect of melt flow induced by RMF on the meso- and micro-structure of unidirectionally solidified Al–7wt.% Si alloy – Benchmark experiment under magnetic stirring
Zs. Veres, A. Roósz, A. Rónaföldi, A. Sycheva, M. Svéda*
Journal of Materials Science & Technology, 103 (2022) 197–208., 12 p.
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.06.060
Az elmúlt két évtizedben számos programot fejlesztettek ki a formaöntvények, az acél- és az alumíniumötvözetek folyamatos öntése során végbemenő kristályosodási folyamatának szimulálására. A szimulációk validálásához pontosan ismert körülmények között végzett kísérletek szükségesek. A kutatás célja adatok szolgáltatása a szimulációk validálásához. Egyirányú kristályosodási kísérleteket végeztünk forgó mágneses mezővel (Rotated Magnetic Field, RMF) létrehozott olvadékáramlásnak az Al–7 t% Si-ötvözet kristályosodott mezo- és mikroszerkezetére való hatásának tanulmányozására. A minták első és harmadik 1/3 részét mágneses keverés nélkül, a második (középső) 1/3 részét mágneses keveréssel kristályosítottuk. A mágneses indukció 10 mT, a hőmérsékletigradiens ~7 K/mm, a minta mozgási sebessége 0,1 mm/s volt. A minta hosszmetszetén az oszlopos/ekviaxiális átmenetet (Columnar Equiaxed Transition, CET), az ekviaxiális/oszlopos átmenetet (Equiaxed Columnar Transition, ECT), a szekunder dendritágtávolságot (SDAS) és a makrosdúsulást (koncentrációeloszlást és az eutektikum mennyiségét) vizsgáltuk. A primer dendritágtávolságot (Primary Dendrite Arm Spacing, PDAS) és a szemcseszerkezetet színes maratás után a próba keresztmetszetén vizsgáltuk.
Hivatkozások
M. Wu, A. Ludwig, A. Kharicha: Steel Res. Int. 87 (2017) 1700037.
J. Li, M. Wu, A. Ludwig, A. Kharicha: Int. J. Heat Mass transf. 72 (2014) 668–679. https://doi. org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.08.079
S. Michelic, M. Riedler: BHM Berg und Hüttenmän-nische Monatshefte, 161 (2016) s39–s43. https://doi.org/10.1007/s00501-016-0464-8
L. Heyvaert, M. Bedel, M. Založnik, H. Combeau: Metall. Mater. trans. A 48 (2017) 4713–4734. https://doi.org/10.1007/s11661-017-4238-z
A. roósz, Z. Gácsi, e. fuchs: Acta Metall. 32 (1984) 1745–1754. https://doi.org/10.1016/0001-6160(84)90231-1
A. roósz, h.e. exner: Acta Metall. Mater. 38 (1990) 375–380. https://doi.org/10.1016/0956-7151(90)90068-r
G. Kasperovich, t. Volkmann, L. ratke, D. herlach: Metall. Mater. trans. A 39 (2008) 1183–1191. https://doi.org/10.1007/s11661-008-9505-6
R. Chen, Q. Xu, B. Liu: J. Mater. Sci. Technol. 30 (2014)1311–1320. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2014.06.006
O. shatbhai, s. roy, s. Ghosh: Appl. therm. eng. 113 (2017) 386–412. https://doi.org/10.1016/j.appl ther-maleng.2016.11.003
G. Guillemot, c.-A. Gandin, h. combeau: IsIJ Int. 46 (2006) 880–895. https://doi.org/10.2355/isijinter-national.46.880
M. Wu, A. Ludwig: Metall. Mater. Trans. A 37 (2006) 1613–1631. https://doi.org/10.1007/s11661-006-0104-0
M. Wu, A. Ludwig: Acta Mater. 57 (2009) 5632–5644. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2009.07.067
V. Voller, c. Prakash: Int. J. heat Mass transf. 30 (1987) 1709–1719. https://doi.org/10.1016/0017-9310(87)90317-6
J. ni, c. Beckermann: Metall. Mater. trans. B 22 (1991) 349–361. https://doi.org/10.1007/Bf02651234
M. Wu, A. Ludwig, A. BührigPolaczek, M. Fehlbier, P.r. sahm: Int. J. heat Mass transf. 46 (2003) 2819–2832. https://doi.org/10.1016/s0017-9310(03)00054-1
M. Wu, A. Fjeld, A. Ludwig: Comput. Mater. Sci. 50 (2010) 32–42. https://doi.org/10.1016/j.commat-sci.2010.07.005
M. Wu, A. Ludwig, A. Fjeld: Comput. Mater. Sci. 50 (2010) 43–58. https://doi.org/10.1016/j.commat-sci.2010.07.006
O. Budenkova, A. noeppel, J. Kovács, A. rónaföl-di, A. roósz, A.M. Bianchi, f. Baltaretu, M. Me-dina, y. fautrelle: Mater. sci. forum 649 (2010) 269–274. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/Msf.649.269
H. Zhang, M. Wu, Y. Zheng, A. Ludwig, A. Karicha: Mater. today commun. 22 (2020) 100842. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2019.100842
s. steinbach, L. ratke: Metall. Mater. trans. A 38 (2007) 1388–1394. https://doi.org/10.1007/s11661-007-9162-1
P. Mikołajczak, L. Ratke: IOP Conf. Ser. Mater. Sci. eng. 27 (2012) 012024. https://doi. org/10.1088/1757-899X/27/1/012024
c.h.U. Gomes, r.h.L. Kikuchi, A.D.. Barros, J.n.s. da silva, M.A.P.D. da silva, A.L.s. Moreira, O.f.L. da rocha: Mater. res. 18 (2015) 1362–1371. https://doi.org/10.1590/1516-1439.036315
G. reinhart, c.A. Gandin, n. Mangelinck-noel, h. nguyen-thi, J.e. spinelli, J. Baruchel, B. Bil-lia: Acta Mater. 61 (2013) 4765–4777. https://doi. org/10.1016/j.actamat.2013.04.067
M.D. Dupouy, D. Camel: J. Cryst. Growth 183 (1998) 469–489. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(97)00415-6
J.e. spinelli, I.L. ferreira, A. Garcia: J. Alloys compd. 384 (2004) 217–226. https://doi.org/10.1016/j.jall-com.2004.04.098
W.D. Griffiths, L. Xiao, D.G. McCartney: Ma-ter. sci. eng. A 205 (1996) 31–39. https://doi.org/10.1016/0921-5093(95)09859-3
y.Z. Li, n. Mangelinck-noël, G. Zimmermann, L. sturz, h. nguyen-thi: J. Alloys compd. 836 (2020) 155458. https://doi.org/10.1016/j.jall-com.2020.155458
h. nguyen-thi, G. reinhart, B. Billia: c.r. Mec. 345 (2017) 66–77. https://doi.org/10.1016/j.crme.2016.10.007
A. rónaföldi, J. Kovács, A. roósz: trans. Indian Inst. Met. 62 (2009) 475–477. https://doi.org/10.1007/s12666-009-0078-x
D.r. Liu, n. Mangelinck-noël, c.-A. Gandin, G. Zimmermann, L. sturz, h. nguyen thi, B. Billia: Acta Mater. 64 (2014) 253–265. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.10.038
I.V. Barmin, A.S. Senchenkov, A. Greif, O. Pätzold, U. Wunderwald, A. Cröll, A. Mitric: Magnetohydrody-namics 45 (2009) 325–332. https://doi.org/10.22364/mhd.45.3.3
y.Z. Li, n. Mangelinck-noël, G. Zimmermann, L. sturz, h. nguyen-thi: J. Alloys compd. 749 (2018) 344–354. https://doi.org/10.1016/j.jall-com.2018.03.300
G. Zimmermann, L. sturz, h. nguyen-thi, n. Man-gelinck-noel, y.Z. Li, c.-A. Gandin, r. fleurisson, G. Guillemot, s. Mcfadden, r.P. Mooney, P. Voor-hees, A. roosz, A. ronaföldi, c. Beckermann, A. Karma, c.-h. chen, n. Warnken, A. saad, G.-U. Grün, M. Grohn: JOM 69 (2017) 1269–1279. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2397-4
e.G. fuchs: Mater. sci. forum 649 (2010) 1–9. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/Msf.649.1
BÁNYÁSZATI ÉS KOHÁSZATI LAPOK 158. évfolyam, I. szám
G. chirita, D. soares, f.s. silva: Mater. Des. 29 (2008) 20–27. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2006.12.011
J.F. Löffler, W.L. Johnson: Intermetallics 10 (2002) 1167–1175. https://doi.org/10.1016/s0966-9795(02)00155-3
y. yang, B. song, Z. yang, G. song, Z. cai, Z. Guo: Materials (Basel) 9 (2016) 1001. https://doi.org/10.3390/ma9121001
A. Viardin, r. Berger, L. sturz, M. Apel, U. hech: IOP conf. ser. Mater. sci. eng. 117 (2016) 012007. https://doi.org/10.1088/1757-899X/117/1/012007
A. Viardin, J. Zollinger, L. sturz, M. Apel, J. ei-ken, r. Berger, U. hecht: comput. Mater. sci. 172 (2020) 109358. https://doi.org/10.1016/j.commat-sci.2019.109358
A. Roósz, A. Rónaföldi, J. Kovács, M. Svéda: Effect of low Rotating Magnetic Field (RMF) induced melt flow on the microstructure of unidirectionally solidifi-ed Al7wt.%Si1wt.%Fe alloy. In: Proceedings of the 6th Decennial International Conference on Solidifica-tion Processing, Old Windvonal, (2017) 308–311.
svéda, A. sycheva, J. Kovács, A. rónaföldi, A. Roósz: Effect of rotating and travelling magnetic fi-eld on the solidified structure of peritectic Sn–Cd alloy directional solidification of Al7wt.% Si alloy. Mater. sci. forum 649 (2010) 269–274. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.649.269
J. Kovács, A. rónaföldi, G. Gergely, Z. Gácsi, A. roósz: characterisation of the structure of Al-7si-0.6 Mg alloys solidified unidirectionally in a rotating magnetic field. In: Proceedings of the 5th Decennial International Conference on Solidification Processing, Sheffield, (2007) 405–410.
Y. Zuo, J. Cui, D. Mou, Q. Zhu, X. Wang, L. Li: Trans. nonferrous Met. soc. china 24 (2014) 2408–2413. https://doi.org/10.1016/s1003-6326(14)63364-1
G. Gerbeth, K. eckert, s. Odenbach: eur. Phys J. – spec. top. 220 (2013) 123–137. https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-01802-7
h. Li, J. Jie, h. chen, P. Zhang, t. Wang, t. Li: Mater. sci. eng. A 624 (2015) 140–147. https://doi. org/10.1016/j.msea.2014.11.064
s.c. Lim, P.e. yoon, J.s. Kim: J. Ma-ter. sci. Lett. 16 (1997) 104–109. https://doi. org/10.1023/A:1018525506838
B. Willers, s. eckert, U. Michel, I. haase, G. Zou-har: Mater. sci. eng. A 402 (2005) 55–65. https://doi. org/10.1016/j.msea.2005.03.108
B. fragoso, h. santos: J. Mater. res. technol. 2 (2013) 100–109. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2012.12.001
S. Nafisi, D. Emadi, M.T. Shehata, R. Ghomashchi: Mater. sci. eng. A 432 (2006) 71–83. https://doi. org/10.1016/j.msea.2006.05.076
J. Kovács, G. Gergely, Z. Gácsi, A. roósz, A. róna-földi: trans. Indian Inst. Met. 60 (2007) 149–154.
J. Kovács, A. rónaföldi, á. Kovács, A. roósz: trans. Indian Inst. Met. 62 (2009) 461–464. https://doi.org/10.1007/s12666-009-0085-y
t. Wang, e. Wang, y. Delannoy, y. fautrelle, O. Budenkova: IOP conf. ser. Mater. sci. eng. 529 (2019) 012030. https://doi.org/10.1088/1757-899X/529/1/012030
H. Zang, M. Wu, A. Ludwig, A. Kharicha: IOP Conf. ser. Mater. sci. eng. 861 (2020) 012048. https://doi.org/10.1088/1757-899X/861/1/012048
D.r. Liu, n. Mangelinck-noel, ch-A. Gandin, G. Zimmermann, L. sturz, n. nguen thi, B. Billia: IOP conf. ser. Mater. sci. eng. 117 (2016) 01009.
J.D. hunt: Mater. sci. eng. 65 (1984) 75–83. https://doi.org/10.1016/0025-5416(84)90201-5
y. sun, h. Muta, K. Kurosaki, y. Ohishi: Int. J. thermophys. 40 (2019) 31. https://doi.org/10.1007/s10765-019-2497-1
O.А. Chikova, K.V. Nikitin, O.P. Moskovskikh, V.s.tsepelev: Acta Metall. slovaca 22 (2016) 153–163. https://doi.org/10.12776/ams.v22i3.774
A. rónaföldi, Zs. Veres, A. roósz: Cryst. Growth 564 (2021) 126078. https://doi.org/10.1016/j.jcrysg-ro.2021.126078
Ph. Marty, L. Martin Witkowski, P. Trombetta, T. tomasino, J.P. Garandet: On the stability of rotating MHD flows. Transfer Phenomena in Magnetohydro-dynamic and Electroconducting Flows (1997) 327–343. https://doi.org/10.1007/978-94-011-4764-4_23
O. Budenkova, f. Baltaretu, J. Kovács, A. roósz, A. rónaföld, A-M. Bianchi, y. fautrelle: IOP conf. ser. Mater. sci. eng. 33 (2012) 012046. https://doi.org/10.1088/1757-899X/33/1/012046
A. rónaföldi, J. Kovács, A. roósz: Investigation of transient phenomena generated by the on and off switching of a rotating magnetic field in case of the unidirectional solidification of aluminum alloy. In: Proceedings of 6. International electromagnetic Pro-cessing of Materials (ePM) conference, Dresden, (2009) 628–632.
N. Whisler, T.Z. Kattamis: J. Cryst. Growth 15 (1972) 20–24. https://doi.org/10.1016/0022-0248(72)90315-6
D.H. Kirkwood: Mater. Sci. Eng. 73 (1985) L1–L4. https://doi.org/10.1016/0025-5416(85)90319-2
A. roósz: cast Met. 1 (1988) 223–226. https://doi. org/10.1080/09534962.1988.11818972
W. Kurz, D.J. Fisher: Fundemantal of Solidification, third edition, trans. tech Publication, 1992.
D.G. Mccartney, J.D. hunt: Acta Mater.29 (1981) 1851–1863. https://doi.org/10.1016/0001-6160(81)90111-5
J. Jacobi, K. Schwerdtfeger: Metall. Trans. A 7 (1976) 811–820. https://doi.org/10.1007/Bf02644078
M.A. taha: J. Mater. sci. Lett. 5 (1986) 307–310. https://doi.org/10.1007/Bf01748087
D. Bouchard, J.s. Kirkaldy: Metall. Mater. trans. B 28 (1997) 651–663. https://doi.org/10.1007/s11663-997-0039-x
C. Zhao, Y. Li, J. Xu, Q. Luo, Y. Jiang, Q. Xiao, Q. Li: J. Mater. sci. technol. 94 (2021) 104–112. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.02.065
Y. Li, Y. Jiang, B. Liu, Q. Luo, B. Hu, Q. Li: J. Ma-ter. sci. technol. 65 (2021) 190–201. https://doi. org/10.1016/j.jmst.2020.04.075
Y. Lia, B. Hu, B. Liu, A. Nie, Q. Gu, J. Wang, Q. Li: Acta Mater. 187 (2020) 51–65. https://doi. org/10.1016/j.actamat.2020.01.039
