アルミニウム-シリコン合金の凝固中の共晶転移に関するセルオートマトンシミュレーションと実験的検証

要約 凝固微細構造における共晶シリコンの形態は、アルミニウム-シリコン系合金の性能にとって重要です。共晶シリコン相の形成をシミュレーションすることは、アルミニウム-シリコン系合金の凝固製品の設計と製造におけるICME（統合計算材料工学）において課題となっています。本研究では、α-アルミニウムの樹枝状成長に関する以前の三次元（3-D）セルオートマトン（CA）モデルを拡張し、多樹枝ドメイン内での共晶（α-アルミニウム + シリコン）転移を含め、アルミニウム-シリコン系合金にとって重要な凝固シミュレーションを提供しました。共晶微細構造におけるシリコン相の定量的な結果は、走査型電子顕微鏡および深エッチング技術を用いて実験的に検証されました。シミュレーションの結果は、実験観測およびScheilモデルやレバールールによる計算と良好に一致しています。この3-D CAモデルは、鋳造や潜在的な溶接、付加製造などの凝固処理中の共晶転移を含む凝固微細構造を予測し、最適化するのに役立ちます。