Resumen

Se emplea un modelo bidimensional (2D) de campo de fase cuantitativo resuelto por el método de elementos finitos adaptativos para investigar el efecto de la convección natural en el crecimiento dendrítico equiaxial de la aleación Al-4 wt. en condiciones de enfriamiento continuo. Los resultados simulados se comparan con las simulaciones de difusión limitada, así como con los datos experimentales obtenidos mediante la técnica de imágenes de rayos X in situ y en tiempo real. Los resultados demuestran que la convección natural inducida por los gradientes de soluto alrededor del cristal dendrítico tiene una influencia evidente en la morfología y la dinámica de crecimiento de la dendrita. Dado que el soluto rechazado por el sólido es más pesado que el aluminio, se hunde a lo largo de la interfaz desde la punta del brazo superior hasta el brazo inferior, lo que da lugar a la formación de un vórtice de flujo circulatorio a ambos lados de la dendrita. Por lo tanto, la convección promueve el avance del brazo superior en la masa fundida de forma progresiva, mientras que suprime el crecimiento del brazo inferior de forma severa. A medida que la dendrita crece hasta alcanzar un gran tamaño, la convección se hace más intensa y la morfología muestra una forma asimétrica distinguida. Cuando se compara con los datos experimentales, se encuentra que la velocidad de crecimiento concuerda sustancialmente mejor con la simulación que incorpora la convección natural que con las predicciones del campo de fase puramente difusivo.

• Materias:Energía nuclear Dinámica molecular Metales Electrodos Acero Acero inoxidable
• Subjects:Nuclear energy Molecular dynamics Metals Electrodes Steel Stainless steel
• Palabras claves:convección natural, datos experimentales, crecimiento de fondo, técnicas de imagen de rayos, cooper de soluto rechazado, crecimiento de al-4, métodos de elementos finitos, condiciones de enfriamiento continuo, puntas de brazos superiores, crecimiento dendrítico equiaxado
• Keywords:natural convection, experimental data, growth of bottom, ray imaging techniques, rejected solute cooper, growth of al-4, finite elements methods, continuous cooling conditions, top arms tips, equiaxed dendritic growth