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Phases, Morphologies, Segregations – Solidification Microstructures and their Characterization

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Published/Copyright: December 10, 2014
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Practical Metallography
From the journal Practical Metallography Volume 51 Issue 12

Abstract

Solidification microstructures exhibit a variety of partially very complex morphologies. It is possible to directly correlate the properties of an alloy with its solidification microstructures taking into account length scales and volume fractions of different phases. As the effect of the kinetics during the microstructure formation must be taken into consideration, the phase diagram presents only incomplete information on the solidification structures. Non-equilibrium phases which drastically change the alloy's properties occur in numerous microstructures which, according to the phase diagram, should be single-phase. Owing to the non-equilibrium phases, resulting from the segregation formation, the liquid fraction at a given temperature is generally larger as predicted by the phase diagram and the lever rule. Segregations are best characterized based on phase fractions. Using image analysis technologies, they can usually be measured with good accuracy, just as model calculations which predict statistically validated microstructural parameters nowadays also achieve a very good accuracy. The above will be demonstrated in several examples.

Kurzfassung

Erstarrungsgefüge weisen eine Vielfalt an teilweise sehr komplexen Morphologien auf. Zusammen mit deren Längenskalen und den Volumenanteilen verschiedener Phasen lassen sich die Erstarrungsgefüge direkt mit den Eigen­schaften einer Legierung korre­lieren. Das Phasendiagramm enthält nur unvollständige Information über Erstarrungs­gefüge, da auch der Einfluss der Kinetik bei der Gefügebildung mit berücksichtigt werden muss. In zahlreichen Gefügen, die laut Phasendiagramm nach der Erstarrung einphasig sein sollten, treten Ungleichgewichtsphasen auf, die die Eigenschaften der Legierung drastisch verändern. Die Ungleichgewichtsphasen sind eine Folge der Seigerungsbildung in der primär erstarrenden Phase, aufgrund derer der Anteil an Schmelze bei einer gegebenen Temperatur in der Regel höher ist als mit Phasendiagramm und Hebelgesetz vorausgesagt. Seigerungen werden am besten über Phasenanteile charakterisiert, die mit bildanalytischen Methoden in der Regel mit guter Genauigkeit gemessen werden können. Auch Modellrechnungen, die Gefügeparameter mit statistischer Absicherung vorhersagen, erreichen heute eine sehr gute Genauigkeit. Dies wird an mehreren Beispielen demonstriert.

References / Literatur

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Published Online: 2014-12-10
Published in Print: 2014-12-15

© 2014, Carl Hanser Verlag, München

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  1. Contents/Inhalt
  2. Contents
  3. Editorial
  4. Editorial
  5. Technical Contributions/Fachbeiträge
  6. An Explanation of the Ageing Mechanism of Li-Ion Batteries by Metallographic and Material Analysis
  7. Phases, Morphologies, Segregations – Solidification Microstructures and their Characterization
  8. Examples of Damage: Fractures and Crack Formation in Zinc Die Casting Components
  9. Report on the 14th International Metallography Conference
  10. Meeting Diary/Veranstaltungskalender
  11. Meeting Diary
https://doi.org/10.3139/147.110323

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