Estimation of the cooling rate in 3 mm suction-cast rods based on the microstructural features

Abstract

One of the factors influencing possibility of bulk metallic glass formation is cooling rate attainable in the casting process. The evaluation of the cooling rate of the suction-cast 3 mm rods is presented based on the measurements of the cellular spacing in the Fe-25Ni and lamellar spacing in the Cu-33Al alloys. The estimated cooling rates are higher close to the rod surface (2952-3817 $K\cdot s^{-1}$) than in the rod axis (228-328 $K\cdot s^{-1}$), which indicates the dominant radial heat flow. In contrast, for the Al-33Cu alloy higher cooling rates were evaluated in the rod axis than close to the surface due to the concave perturbation of the solidification front during eutectic transformation. Based on the results obtained for the Fe-25Ni alloy, it is concluded, that the cooling rate for the suction-cast 3 mm rod is not lower than 228 $K\cdot s^{-1}$.

Jednym z czynników determinujących możliwość uzyskania masywnych szkieł metalicznych jest szybkość chłodzenia osiągana w danej metodzie odlewania. Przedstawiono wyniki jej oszacowania dla prętów o średnicy 3 mm odlanych metodą suction-casting na podstawie pomiaru odległości międzykomórkowych w stopie Fe-25Ni i odległości międzypłytkowych w stopie Cu-33Al. Oszacowane szybkości chłodzenia są znacznie wyższe przy powierzchni pręta (2952-3817 $K\cdot s^{-1}$) niż w osi (228-328 $K\cdot s^{-1}$), co wskazuje na dominującą rolę radialnego odprowadzania ciepła. Odwrotną zależność uzyskano dla stopu Al-33Cu ze względu na wpływ kształtu krzywizny frontu przemiany podczas krzepnięcia. Bazując na wynikach otrzymanych dla stopu Fe-25Ni stwierdzono, że szybkość chłodzenia prętów o średnicy 3 mm, odlanych za pomocą metody suction-casting, jest nie mniejsza niż 228 $K\cdot s^{-1}$.