KCI등재
Dendrite 상 응고에 있어서 용질 재분배기구에 관한 연구 = A Study of Mechanism of Solute Redistribution in Dendrite Growth
Dendrite成長에 있어서 溶質再分配 (즉, micro 偏析)에 미치는 凝固條件의 영향을 一方向凝固한 Al-8%Mg 合金으로 조사하였다. 이 연구의 목적은 2次元的인 凝固 mode에 의해 주어진 凝固分率의 함수로서 결정된 溶質再分配의 機構를 해석함과, 더욱이 균질화 과정을 설명하기 위해 공업적인 관점에서 중요한 合金材에 있어서 micro偏析과 micro組織의 정량적 data를 제공하는데 있다. 이를 위해 氷冷銅 chill로 부터 각 거리에서의 dendrite에 대한 XMA 分析을 행하였다.
얻어진 결과는 다음과 같다.
1) 偏析指數 (S)는 凝固速度 (R)가 증가 할 수록 감소하고, 1次 dendrite arm간의 S는 2次 dendrite arm간의 S보다 현저 했다.
2) 最少 Mg 溶質濃度는 1次 dendrite arm의 중심에서 나타났으며, 凝固速度가 증가 할 수록 (즉, chill面으로 부터 거리가 감소 할 수록) 증가한다.
3) Al-8%Mg合金에 있어서 micro偏析의 크기는 (β相 포함) 實效分配係數 Ke의 변화에 의해 결정 되었다.
4) 현재까지의 線分析 방법에 의해서는 발견 할 수 없었던 dendrite 先端 부근의 固液界面 전방의 溶質移動에 미치는 확산층의 영향이 2次元的 凝固 model에 의한 凝固分率를 결정함으로써, 명확히 나타 났으며, 확산층이 溶質의 再分配에 현저한 영향을 줌을 알았다. Micro偏析의 程度는 凝固速度 變化에 따른 實效分配係數 변화에 좌우되며, 부분혼합 model에 의해 정량적으로 설명 할 수 있다.
The influence of solidification condition on solute redistribution (that is, microsegregation) in dendritic growth was investigated with unidirectionally solidified Al-8% Mg alloy.
The aim of the present investigation is to interpret the mechanism of the solute redistibution determined as a function of the fraction of solid which is given by two dimensional solidification model, and moreover to provide the quantitative data of the microsegregation and the microstructure in alloys of engineering interest in order to explain the homogenization process.
For this purpose XMA analysis for a dendrite element at each distance from the water cooled copper chill face was made.
The results obtained are as follows;
1) The segregation index (S) decrease by increasing the solidification rate (R), and the S between primary dendrite arms is more remarkable than that between secondary dendrite arms.
2) Minimum Mg solute concentration is demonstrated at the center of primary dendrite stalk, and increase by increasing solidification rate R(that is, decreasing distance from the chill face)
3) The degree of microsegregation (included β-phase) in Al-8% Mg alloy was determined by the change of the effective partition coefficient Ke.
4) The influence of diffusion layer on the solute movement ahead of the solid-liquid interface near the dendrite tip which was not obtained by means of the prior linear analysis was clearly demonstrated by determining the fraction of solid from two dimensional solidification model, and it was found that the diffusion layer has a remarkable effect upon the solute redistribution. The degree of microsegregation was dependent upon the change of the effective partition coefficient with the change in the rate of solidification, and could be interpreted quantitatively by the partially mixed liquid model.
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