Abstract
Natural convection in bridgman growth and it's effect on macrosegregation in unidirectionally solidified off-eutectic alloys were examined in this study. AlCu off-eutectic alloys(27.5wt% ~35. 6wt% ) were solidified upward or downward for producing a different natural convection and then Cu concentrations of off-eutectic composites were measured as a function of solidified fraction. Solutal and temperature distributions ahead of the solid/liquid interface were measured on quenched specimen. When hypo-utectic AlCu alloys are directionally solidified with downward growth, considerable macrosegregation occurs due to flow induced by thermal and solutal convection in melt. Soultal convection affects the macrosegregation of hyper-eutectic AlCu alloys more severely than thermal convection. Solute composition at solid/liquid interface of offkutectic composites was eutectic and also temperature was near eutectic point without large undercooling.
비공정조성 공정복합재료의 일방향응고시 나타나는 액상내의 자연대류가 응고후 공정복합재료의 조성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 Al-Cu합금을 선택하여 액상내에서 발생되는 애류의 형태를 변화시키기 위하여 상향 및 하향 일방향응고를 실시하여 각 응고조건에 따른 공정복합재료의 Cu 용질농도를 측정하였으며, 일방향응고 중에 급냉응고하여 고액계면 전방의 용질농도분포와 열분석을 통해 온도분포를 실측하였다. 그 결과로 비공정조성 공정복합재료의 일방향응고시 나타나는 대류는 공정복합재료의 용질편석에 커다란 영향을 주었으며, 고액계면 전방에서 thermal convection과 solutal convection이 모두 발생하는 하향 일방향응고된 아공정 Al-Cu합금에서 용질편석이 가장 크게 나타났다. 과공정 Al-Cu합금에서 상향 일방향응고한 경우가 하향 일방향응고한 경우보다도 용질편석이 증가한 것으로 나타났다. 이것은 본 연구조건에서는 solutal convection이 thermal convection보다 용질편석에 더 커다란 영향을 주는 것으로 생각되었다. 공정복합조직으로 성장시 고액계면은 평활계면으로 성장하였으며, 고액계면에서 액상 쪽의 용질농도는 아공정이나 과공정합금에 관계없이 공정조성의 용질농도를 가지며, 고액계면에서의 온도는 커다란 과냉도 없이 거의 공정온도 부근이었다.
