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X-radiography front tracking gradient furnace for directional solidification of bulk Al-alloys

Jafarizadeh Koohbanani, Ali und Steinbach, Sonja und Drescher, Jörg und Frenzel, Jan und Kargl, Florian (2023) X-radiography front tracking gradient furnace for directional solidification of bulk Al-alloys. Review of Scientific Instruments, 94 (8), 083703. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0151523. ISSN 0034-6748.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1063/5.0151523

Kurzfassung

A unique gradient furnace for directional solidification experiments with bulk Al-alloy samples developed at German Aerospace Center is presented. It allows in-situ process control in solidifying samples by using X-radiography, and further insight into the solidification process is gained in combination with X-ray computational tomography (CT) on the solidified samples. Tracking of Interfaces during diREctional solidification of bulk samples via in-situ X-radiography (TIREX) enables the investigation of the melting process and observation of the movement of the entire mushy zone through the sample, tracing the solid-liquid interface during directional solidification and correlating the observations with the microstructure of the samples. Monitoring the temperature profile inside the sample by in situ observation of the length of the mushy zone is particularly important because the temperature gradient G and the rate of interfacial growth v determine the microstructure of solidification. The X-radiography setup offers temporal and spatial resolutions of 0.5 seconds and 70m, respectively, with a field of view of 10x50mm2. Constant solidification velocities of up to 0.15mm.s-1 at a temperature gradient of up to 8K.mm-1 can be achieved in a temperature range of 537K to 1373K. A flat solid-liquid interface inside a rod-like sample with 5mm diameter is achieved by surrounding the sample by a thermal isolating graphite foam. Performance tests with hypoeutectic Al-10wt.%Cu alloy samples show the functionality of the furnace facility.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196486/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:X-radiography front tracking gradient furnace for directional solidification of bulk Al-alloys
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jafarizadeh Koohbanani, AliAli.Jafarizadeh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steinbach, Sonjasonja.steinbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8392-5807141475073
Drescher, Jörgjoerg.drescher (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frenzel, JanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargl, FlorianFlorian.Kargl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9902-0420NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 August 2023
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:94
DOI:10.1063/5.0151523
Seitenbereich:083703
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Directional solidification; X-radiography; X-ray computational tomography; Al-Cu; Bulk sample
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM), R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Steinbach, Dr.rer.nat. Sonja
Hinterlegt am:31 Aug 2023 09:30
Letzte Änderung:14 Nov 2024 15:35

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