Weryfikacja modeli heterogenicznego zarodkowania ziaren pierwotnych w stopie Al-5Cu

• Autorzy: Górny M. , Sikora G.

Warianty tytułu

EN

Verification of Models of Heterogeneous Nucleation of Primary Grains in Al-5Cu Alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gęstość ziaren pierwotnych Nv po krystalizacji zależy od maksymalnego przechłodzenia ΔT ciekłego stopu. Zależność ta może być oparta o różne rozkłady statystyczne: Gaussa, Weibulla, lognormalny oraz zależy od charakterystyki heterogenicznych miejsc zarodkowania oraz ich aktywnej liczby obecnej w ciekłym stopie odlewniczym. Celem niniejszej pracy jest skonfrontowanie wyników doświadczalnych z istniejącymi już modelami Oldfielda, Frasia, lognormalnego oraz wyznaczenie wartości parametrów zarodkowania tych modeli, które są charakterystyczne dla badanego stopu Al-5Cu. Zweryfikowano modele zarodkowania ziaren fazy pierwotnej α(Al) w stopie Al-5Cu w stanie wyjściowym oraz modyfikowanym. Z przeprowadzonej analizy wynika, że model Oldfielda wykazuje dobrą zgodność z wynikami doświadczalnymi, ale tylko dla stanu wyjściowego, podczas gdy modele lognormalny oraz Frasia (oparty na rozkładzie statystycznym Weibulla) są równoważne pod względem dobrego odwzorowania wyników doświadczalnych dla zarodkowania ziaren fazy pierwotnej α(Al) w stopie Al-5Cu zarówno dla stanu wyjściowego jak i modyfikowanego.

EN

The grain density Nv after solidification is a function of maximum undercooling of a liquid alloy ΔT. This relationship may be based on the different statistical distributions: Gaussian, Weibull, Lognormal and depends on the characteristics of heterogeneous nucleation sites present in the liquid alloy. The purpose of this work was a compare the experimental data with the models: Oldfield, Fras and Lognormal and determination the nucleation parameters of these models, which are characteristic for the investigated alloy Al-5Cu. The models of nucleation of primary grains α(Al) in the alloy Al-5Cu was verified for two physicochemical state of liquid metal: base and refined. The analysis shows that the model Oldfield has a good compatibility with experimental results, but only for the base alloy. The lognormal and Fras (based on Weibull's distribution) models are equivalent as regards a good representation of the experimental results of the nucleation of primary grains α(Al) in the alloy Al-5Cu for both physicochemical state.

Słowa kluczowe

PL

zarodkowanie heterogeniczne; modele zarodkowania; gęstość ziaren pierwotnych; przechłodzenie ciekłego stopu; rozkład statystyczny

EN

heterogeneous nucleation; nucleation models; density of the original grain; supercooling a molten; statistical distribution

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 14, iss. 4 spec.
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Górny M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

autor

Sikora G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Murty, B.S., Kori S. A., Chakraborty M. (2002). Grain refinement of aluminum and its alloys by heterogeneous nucleation and alloying. International Materials Review. 47(1), 3-29.
• [2] Spittle, J. A. (2006). Grain refinement in shape casting of aluminum alloys. International Journal of Cast Metals Research. 19, 210-222.
• [3] Chen, R., Shi, Y., Xu, Q., Liu, B. (2014). Effect of cooling rate on solidification parameters and microstructure of Al−7Si−0.3Mg−0.15Fe alloy. Transactions of the Nonferrous Metals Society of China. 24, 1645−1652.
• [4] Górny, M., Sikora G. (2013). Wpływ szybkości stygnięcia na liczbę ziaren pierwotnych stopu Al-5Cu. Archives of Foundry Engineering. 13Sp.(3), 25-30.
• [5] HU, X., Ai, F., Yan, H. (2012). Influence of pouring temperature and cooling rate on microstructure and mechanical properties of casting Al-Si-Cu aluminum alloy. Acta Metallurgica. 25, 272-278.
• [6] Grosselle, F., Timelli, G., Bonollo, F., Tiziani, A., Della Corte, E. (2009). Correlation between microstructure and mechanical properties of Al-Si cast alloy. Metallurgia Italiana. 101, 25-32.
• [7] Càceres, C. H. & Wang, Q. (1996). Dendrite Cell Size and Ductility of Al-Si-Mg Casting Alloys: Spear and Gardner Revisited. International Journal of Cast Metals Research. 9, 157-162.
• [8] Easton, M. A., StJohn, D. H. (2000). The Effect of Grain Refinement on the Formation of Casting Defects in Alloy 356 Castings. International Journal of Cast Metals Research. 12, 393-408.
• [9] Lin, S., Aliravci, C. & Pekguleryuz, M. O. (2007). Hot-Tear susceptibility of aluminum wrought alloys and the effect of grain refining. Metallurgical and Materials Transactions A. 38, 1056-1068.
• [10] Fraś. E., Wiencek, K., Burbelko, A. A., Górny, M. (2006). The Application of Some Probability Density Funkctions on Heterogeneous Nucleation. Materials Science Forum. 508, 425-430.
• [11] Lelito, J., Żak, P., Suchy, J.S., Krajewski, W., Greer, A. L., Darlak, P. (2010). Experimental determination of grain density function of AZ91/SiC composite with different mass fraction of SiC and undercoolings using heterogeneous nucleation model. China Foundry. 8(1), 101-106.
• [12] Fraś, E., Wiencek, K., Górny, M., Lopez, H. L., Olejnik, E. (2013). Equiaxed Grain Count in Aluminum Alloy Castings: Theoretical Background and Experimental Verification. Metallurgical and Materials Transactions A. 44A, 5788-5795. DOI: 10.1007/s11661-013-1919-0.
• [13] Fraś, E., Wiencek, K., Górny, M., Lopez, H. L., Olejnik, E. (2014). Grain count in castings: theoretical background and experimental verification. International Journal of Cast Metals Research. 27(1), 15-25.
• [14] Górny, M., Sikora, G. (2014). Effect of Modification and Cooling Rate on Primary Grain in Al-Cu Alloy. Archives of Foundry Engineering. 14(3), 21-24.
• [15] Stefanescu, D. M. (2009) Science and engineering of casting solidification (2nd ed.). New York: Springer.
• [16] Fraś, E., Wiencek, K., Górny, M., Lopez, H. (2003). Theoretical model for heterogeneous nucleation of grains during solidification. Materials Science and Technology. 19, 1653-1660.