آنالیز تجربی- تئوری فواصل دندریتی اولیه و سلولی در حین انجماد تک جهته آلیاژهای انجماد آلیاژ قلع و سرب Sn-Pb

Theoretical – Experimental Analysis of Cellular and Primary Dendritic Spacings during Unidirectional Solidification of Sn-Pb Alloys

چکیده

پارامترهای ساختاری مثل اندازه دانه، فواصل دندریتی و سلولی، محصولات جداشده، تخلخل و سایر فازها به شدت تحت تأثیر رفتار حرارتی سیستم فلز/قالب در حین انجماد بوده، رابطه ای نزدیک بین این موارد و ریزساختار حاصل ایجاد می کند. مطالعات انجماد تک جهته متعددی با موضوع مشخص کردن فواصل دندریتی و سلولی در مقیاس گسترده ای شامل انجماد در سیلان حرارتی حالت پایدار گسترش یافته است. هدف اصلی این کار تعیین پارامترهای انجماد حرارتی در طول گذر سلولی/دندریتی و نیز مقایسه مدل های تئوری است که فواصل سلولی و دندریتی اولیه را با نتایج آزمایشی برای موقعیت های انجمادی در سیلان حرارتی حالت پایدار را پیش بینی می کند.

آزمایشات در یک دستگاه انجماد تک جهته سرد شده با آب انجام شده و آلیاژهای مقاله ری رقیقی (کم آلیاژ) سیستم قلع و سرب استفاده شدند (Sn 1.5wt%Pb, Sn 2.5wt%Pb و Sn 5wt%Pb). حد بالایی مدل رشد سلولی Hunt-Lu به شدت با فواصل آزمایشی مطابقت داشت. حد پایینی محاسبه شده با مدل دندریتی Hunt-Lu بهترین نتایج آزمایشی را ایجاد کرد. مشاهده شد که گذار یا انتقال سلولی/دندریتی برای آلیاژ Sn 2.5wt%Pb در سرتاسر محدوده ای از نرخ‌های سرمایش تحلیلی از K/s28/0 تا K/s 8/1 رخ داده است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Structural parameters as grain size, dendritic and cellular spacings, segregated products, porosity and other phases are strongly influenced by the thermal behavior of the metal/mold system during solidification, imposing a close correlation between this and the resulting microstructure. Several unidirectional solidification studies with the objective of characterizing cellular and dendritic spacings have been developed in large scale involving solidification in steady-state heat flow. The main objective of this work is to determine the thermal solidification parameters during the cellular/dendritic transition as well as to compare theoretical models that predict cellular and primary dendritic spacings with experimental results for solidification situations in unsteady-state heat flow.

Experiments were carried out in a water cooled unidirectional solidification apparatus and dilute alloys of the Sn-Pb system were used (Sn 1.5wt%Pb, Sn 2.5wt%Pb and Sn 5wt%Pb). The upper limit of the Hunt-Lu cellular growth model closely matched the experimental spacings. The lower limit calculated with the Hunt-Lu dendritic model best generated the experimental results. The cellular/dendritic transition was observed to occur for the Sn 2.5wt%Pb alloy over a range of analytical cooling rates from 0.28 K/s to 1.8 K/s.