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Phase-field modeling of reactive wetting and growth of the intermetallic Al2Au phase in the Al-Au system

Wang, Fei und Reiter, Andreas und Kellner, Michael und Brillo, Jürgen und Selzer, Michael und Nestler, Britta (2018) Phase-field modeling of reactive wetting and growth of the intermetallic Al2Au phase in the Al-Au system. Acta Materialia, 146, Seiten 106-118. Elsevier. doi: 10.1016/j.actamat.2017.12.015. ISSN 1359-6454.

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Kurzfassung

When an Al-droplet is in contact with an Au-solid substrate, the liquid phase reacts with the substrate and an intermetallic layer is formed at the solid-liquid interface due to diffusion and reaction. This phenomenon has been commonly observed in the soldering process and the wetting is termed as reactive wetting, in contrast to the inert wetting where the droplet does not react with the base materials and the substrate is flat. Young's law can be used to interpret the contact angle in the static state, but is not able to predict the dynamics in the process of reactive wetting. In this work, we present a multiphase model including phase transition and fluid dynamics to investigate the effect of the formation of the intermetallic Al2Au phase and capillary flow on the reactive wetting in the Al-Au system. In order to capture phase boundaries of solid-, liquid- and intermetallic-vapor, phase-field simulations are performed based on a ternary (Al-Au-X) phase diagram concept and using experimental data. It has been found that the increase of both the liquid-intermetallic interfacial tension as well as the capillary flow lead to an inhibition effect for the growth of the intermetallic phase.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/118102/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Phase-field modeling of reactive wetting and growth of the intermetallic Al2Au phase in the Al-Au system
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wang, FeiKIT KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reiter, AndreasKIT KarsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kellner, MichaelKIT KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brillo, JürgenJuergen.Brillo (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Selzer, MichaelKIT KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nestler, BrittaKIT KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2018
Erschienen in:Acta Materialia
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:146
DOI:10.1016/j.actamat.2017.12.015
Seitenbereich:Seiten 106-118
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-6454
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Reactive wetting Capillary flow Phase-field model Intermetallics
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HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Brillo, Dr.rer.nat. Jürgen
Hinterlegt am:16 Jan 2018 15:29
Letzte Änderung:31 Jul 2019 20:15

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