Redistribution of second phase particles in solidifying alloy melts—entrapment and microsegregation within dendritic networks

Particles disperesed in a melt get redistributed during solidifacation due to buoyant motion and interactactions between the particles and the solidification front. In alloy melts the distortion of the concentration field by the particle leads to entrapment of the particle within the dendritic network. The particles are forced to be confined to the interdenritic eutectic thereby causing a “microsegregation” of the particles in addition to the “macrosegregation” brought about by buoyant motion. In this paper a computer model which simulates the movement and segregation of particles in solidifying alloy melts, is described. The effect of particle size, particle volume fraction and heat extraction rate on the segregation is demonstrated for SiC particles in solidifying Al−4.5% Cu melts. The model can be used for predicting the particle distribution in cast metal matrix composites. Les particules dispersées dans un mélange fondu sont redistribuées pendant la solidification à cause de la flottablité et des interactions entre les particules et le font de solidification. Dans les alliages fondus, la distorsion du champ de concentration par la particule provoque le piégeage de la particule à l'intérieur du réseau de dendrites. Les particules doivent être confinées dans l'eutectique interdentritique, ce qui cause une “microségrégation” des particules en plus de la “macroségrégation” due à la flottabilité. On décrit dans cet article un modè;e sur ornidateur qui simule le mouvement et la ségrégation des particules dans les alliages en cours de solidification. On montre l'effet de la taille et de la fraction volumique des particules ainsi que de la vitesse de transfert de chaleur sur la ségrégation de particules de SiC dans un alliage d'aluminium à 4,5% de cuivre en cours de solidification. Ce modèle peut être utilisé pour prévoir la distribution des particules dans des composites à matrice métallique bruts de coulée. Während der Erstarrung werden in einer Schmelze verteilte Teilchen durch Auftriesbewegung und Wechselwirkung mit der Erstarrungsfront umverteilt. In Legierungsschmelzen führt die Verzerrung des Konzentrationsfeldes durch das Teilchen zum Einfangen des Teilchens im Dendritennetzwerk. Die Teilchen werden in das interdendritische Eutektikum gezwängt, wodurch eine “Mikrosegregation” der Teilchen zusätzlich zur “Makrosegration” durch die Auftriebsbewegung entsteht. In dieser Arbeit werden mit einem Computermodell Bewegung und Segregation der Teilchen in ersta