Estimation Of Cooling Rates In Suction Casting And Copper-Mould Casting Processes

• Autorzy: Kozieł T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0204

Warianty tytułu

PL

Oszacowanie szybkości chłodzenia stopów w metodach suction casting i copper-mould casting

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The cooling rates associated with suction and copper-mould casting of ø2, ø3 and ø5 mm rods made in Fe-25wt%Ni and Al-33wt%Cu alloys were determined based on their cellular and lamellar spacings, respectively. The work showed that the temperature profile in cylindrical samples can not be determined merely by microstructural examination of eutectic sample alloys. A concave solidification front, as a result of eutectic transformation, caused decrease of a lamellar spacing while approaching to the rod centre. The minimum axial cooling rates, estimated based on the cellular spacing in the Fe-25wt%Ni alloy, were evaluated to be about 200 K/s for both ø2 and ø3 mm and only 30 K/s for the ø5 mm suction cast rods. The corresponding values were slightly lower for the copper-mould cast rods.

PL

Na podstawie analizy wielkości dendrytów komórkowych w stopie Fe-25Ni i odległości międzypłytkowych w stopie Al-33Cu zostały oszacowane szybkości chłodzenia w trakcie odlewania stopów metodami suction casting i copper-mould casting. Badania wykazały, że rozkład szybkości chłodzenia w cylindrycznych próbkach nie może być oszacowany w stopach z krystalizacją eutektyczną. W tym przypadku bowiem dochodzi do zmniejszania odległości międzypłytkowej w miarę zbliżania się do osi pręta, ze względu na wklęsły charakter frontu krystalizacji. Minimalna szybkość chłodzenia w osi prętów odlanych za pomocą metody suction casting, wyznaczona w oparciu o pomiary wielkości dendrytów komórkowych w stopie Fe-25wt%Ni, wyniosła ok. 200 K/s dla stopów o średnicy ø2 i ø3 mm, i tylko 30 K/s dla stopów o średnicy ø5 mm. W przypadku stopów odlanych metodą copper-mould casting oszacowane wartości były nieznacznie mniejsze.

Słowa kluczowe

EN

suction casting; copper mould casting; cooling rate; cellular solidification; eutectic solidification

PL

suction casting; copper mould casting; szybkość chłodzenia; krystalizacja komórkowa; krystalizacja eutektyczna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 767--771
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kozieł T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] W. Klement, R.H. Willens, P. Duwez, Non-crystalline structure in solidified gold-silicon alloys, Nature 187, 869-870 (1960).
• [2] A. Nishiyama, A. Inoue, Stability and nucleation behavior of glass-forming Pd-Cu-Ni-P alloy with a critical cooling rate of 0.067 K/s, Intermetallics 10, 1141-1147 (2002).
• [3] H. Chakrabarti, C.B. Chaudhuri, B. Kanjilal, Glass transition temperature of Pd-Cu-Ni-P thin film metallic glass – a 2D approach, J. Non-Cryst. Solids 359, 51-55 (2013).
• [4] J. Gondro, J. Zbroszczyk, W. Ciurzyńska, J. Olszewski, M. Nabiałek, K. Sobczyk, J. Świerczek, A. Łukiewska, Structure and Soft Magnetic Properties of Bulk Amporphous Fe0.61Co0.10Zr0.025W0.02Hf0.025Ti0.02B0.20)96Y4 Alloy, Arch. Metall. Mater. 55, 85-90 (2010).
• [5] M. Nabiałek, J. Zbroszczyk, W. Ciurzyńska, J. Olszewski, S. Lesz, P. Brągiel, J. Gondro, K. Sobczyk, A. Łukiewska, A. Świerczek, Microstructure, Some Magnetic and Mechanical Properties of Amorphous Fe60Co10Zr2.5Hf2.519W2Y2B21 Plates, Arch. Metall. Mater. 55, 195-203 (2010).
• [6] D.C. Hofmann, Bulk metallic glasses and their composites: a brief history of diverging fields J. Mater. 2013, 1-8 (2013).
• [7] Y. Li, W. Zhang, F.X. Qin, A. Makino, Mechanical properties and corrosion resistance of a new Zr56Ni20Al15Nb4Cu5 bulk metallic glass with a diameter up to 25 mm, J. Alloys Compd. 615, S71-S74 (2014).
• [8] N. Hua, T. Zhang, Glass-forming ability, crystallization kinetics, mechanical property, and corrosion behavior of Zr-Al-Ni-Ag glassy alloys, J. Alloys Compd. 605, 339-345 (2014).
• [9] B.S. Dong, S.X. Zhou, D.R. Li, C.W. Lu, F. Guo, X.J. Ni, Z.C. Lu, A new criterion for predicting glass forming ability of bulk metallic glasses and some critical discussions, Prog. Nat. Sci. – Materials International 21, 164-172 (2011).
• [10] W. Pilarczyk, Preparation and characterization of Zr-based bulk metallic glasses in form of plate, J. Alloys Compd. 615, S132-S135 (2014).
• [11] F.G. Coury, L.C.R. Aliaga, C.R.M. Afonso, C. Bolfarini, W.J. Botta, C.S. Kiminami, Comparative study between two die cast methods for processing Cu-Zr-Al bulk metallic glasses, J. Mater. Res. Tech 2, 125-129 (2013).
• [12] R.M. Srivastava, J. Eckert, W. Löser, B.K. Dhindaw, L. Schultz, Cooling rate evaluation for bulk amorphous alloys from eutectic microstructures in casting processes, Mater. Trans. 43, 1670-1675 (2002).
• [13] K.J. Laws, B. Gun, M. Ferry, Influence of casting parameters on the critical casting size of bulk metallic glass, Metall. Mater. Trans. A 40A, 2377-2387 (2009).
• [14] P. Pawlik, K. Pawlik, A. Przybył, Investigation of the cooling rate in the suction casting proces, Rev. Adv. Mater. Sci. 18, 81-84 (2008).
• [15] H. Jones, Rapid solidification of metals and alloys, Monograph No. 8, Institution of Metallurgists, London (1982).
• [16] L.J. Swartzendruber, V.P. Itkin, C.B. Alcock in H. Okamoto (ed.), Phase Diagrams of Binary Iron Alloys, Materials Information Soc., Materials Park, Ohio (1993).
• [17] A. Karma, M. Plapp, New insights into the morphological stability of eutectic and peritectic coupled growth, JOM 56, 28-32 (2004).

Uwagi

EN

This work was financially supported by the National Science Centre (NCN) under contract No. 2011/03/D/ST8/04131. Valuable contribution of Dr. Jerzy Latuch (Warsaw University of Technology) to the experimental work is also acknowledged.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.