Numerical modelling of solute distribution of alloying elements under the effect of temperature gradient zone melting

Abstract

Neredeyse tüm alaşımlar katılaşma esnasında dendritik yapıları bünyelerinde gösterirler.Birçok katılaşma modelinde katılaşma boyunca ikinci dendrit kollarının sabit olduğukabul edilmiştir. Aslında katılaşma boyunca ikinci dendrit kolları kabalaşmakta veyüksek sıcaklık gradyanı altında da göç edebilmektedir. Bu göç fenomeni sıcaklıkgradyanı bölgesel ergimesi adıyla anılmaktadır.Bu tezde, iki numerik modek geliştirilmiştir. Bunlar; parabolik büyüme için Brody-Flemmings numerik modeli ve sabit soğuma hızları için Allen-Hunt sıcaklık gradyanıbölgesel ergimesi modelidir. MatLAB yazılım kullanılarak, bahsedilen numerikmodeler için hesaplamalar yapılmış, sonuçları bu tezde sunulmuştur.Birçok katılaşma parametrelerinin mikrosegregasyona ve bileşim profiline etkileriaraştırılacak ve karşılaştırılacaktır. Bunlar:Soğuma hızı, katılaşma hızı, sıcaklık gradyanı, Çözelti dağılım katsayısıNearly all alloys solidify with a dendritic structure in existence. In many solidificationmodels, it is assumed that dendrite secondary arms are static during solidification. In fact,during solidification secondary arms coarsen and can also migrate up to primary tip at thehigh-temperature gradients. This migration phenomenon is called Temperature GradientZone Melting.In this thesis, two numerical models are constructed. These are; Brody-Flemmingsmicrosegregation model for parabolic growth and Allen-Hunt microsegregation modelfor temperature gradient zone melting for constant cooling rate. From these numericalmodels, two scripts programmed in MatLAB environment and obtained results arepresented. The effect of several solidification parameters on microsegregation andconcentration profiles are investigated and compared to each other. These are:Cooling rate, Temperature gradient, Growth rate, Partition coefficient