Heterogeneous nucleation in solidifying alloys

B. Cantor; R.D. Doherty

doi:10.1016/0001-6160(79)90054-3

A variety of solution models are used to determine driving forces for nucleation in solidifying alloys. The resulting data are then used to analyse heterogeneous nucleation experiments in which liquid alloy droplets solidify within a surrounding solid matrix. By comparing these experiments with homogeneous nucleation experiments on pure metals, the analysis makes it possible to determine solid-liquid-matrix contact angles and therefore quantify the catalysing effect of the matrix on the nucleation process. This approach is shown to be more useful than a simple comparison of undercooling data. In almost all cases, the liquid alloy droplets are found to solidify by heterogeneous nucleation with contact angles less than 180°. A careful analysis of the results supports previous suggestions that Turnbull's classic experiments on solidification of pure metals did not show true homogeneous nucleation. Des modèles divers de solutions sont utilisés pour déterminer les forces motrices de la germination dans les alliages en cours de solidification. On utilise les données qui en résultent pour analyser les expériences de germination hétérogène dans lesquelles des gouttelettes d'alliage liquide se solidifient dand une matric solide. En comparant ces expériences avec des expériences de germination homogène dans les métaux purs, on peut déterminer les angles de contact solide-liquide-matrice et quantifier ainsi l'effet catalytique de la matrice sur le processus de germination. On montre que cette approche est beaucoup plus utile que la simple comparaison des données de surfusion. Dans presque tous les cas. les gouttelwettes d'alliage liquide se solidifient par germination hétérogène, avec des angles de contact inférieurs à 180°. L'analyse précise des résultats confirme des suggestions antérieures selon lesquelles les expériences classiques de Turnbull sur la solidification des métaux purs ne montraient pas de véritable germination homogène. Eine Anzahl von Lösungsmodellen wird zur Bestimmung der treibenden Kräfte für die Keimbildung in erstarrenden Legierungen herangezogen. Die erhaltenen Ergebnisse werden danach benutzt, um Experimente zur heterogenen Keimbildung, bei der Tröpfchen der flüssigen Legierung innerhalb einer umgebenden festen Matrix erstarren, zu analysieren. Der Vergleich dieser Experimente mit denjenigen zur homogenen Keimbildung an reinen Metallen und die Analyse erlauben es. die Kontaktwinkel zur Matrix zwischen dem festen und flüssigen Bereich zu bestimmen und damit den katalytischen Einfluβ der Matrix auf den Keimbildungsprozess zu quantifizieren. Es wird gezeigt, daβ dieses Vorgehen brauchbarer ist als ein einfacher Vergleich der Unterkühlungsdaten. In fast allen Fallen erstarren die flüssigen Legierungströpfchen durch heterogene Keimbildung mit Montakwinkeln kleiner als 180°. Eine sorgfältige Auswertung der Ergebnisse stützt frühere Andeutungen, daβ die klassischen Experimente von Turnbull zur Erstarrung reiner Metalle keine reine homogene Keimbildung zeigten.

Heterogeneous nucleation in solidifying alloys

Additional Links

Abstract

Metrics

Details

Heterogeneous nucleation in solidifying alloys

Additional Links

Abstract

Metrics

Details

Drexel University Social media