Hücresel ve dendiritk katılaşma

Abstract

ÖZET Bu çalınmada katılaşma olayının anlaşılabilmesi için öncelikle katılaşmayı etkileyen faktörler üzerinde durulmuş, katı-sıvı faz dönüşümü incelenmiştir. Bu incelemelerden sıcaklık gradyentinin, G, çözünen madde konsantrasyonunun, C, ve katılaşma hızının, V, katılaşma şekline etki ettiği, yani maddelerin büyüme parametrelerine {G,C ve V) bağlı olarak düzlemsel, hücresel veya dendiritik olarak katılaştığı görülmüştür. Yapılan çalışmalar, G, V ve C parametreleri ile hücreler arası mesafeler, d, dendirit ana kollar arası mesafeler, Xx, dendirit ikinci kollar arası mesafeler, X2, ve hücre ile dendiritin uç eğrilik yarıçapları, r, arasında yakın ilgi olduğunu göstermiştir. Kesin bir teori (matematiksel ifade) olmamasına rağmen yapılan çalışmalar artan gradyent ve katılaştırma hızı ile yapı parametrelerinin, d, Xx, X2 ve r, küçüldüğünü buna karşılık artan konsantrasyonla yapı parametrelerinin arttığını göstermişlerdir. Katılaştırma parametreleri ile yapı parametreleri arasındaki etkileşme yi incelemek için, bir deney sistemi dizayn edilmiş ve yapılmıştır. De ney sistemi farklı sıcaklık gradyenti ve farklı katılaştırma hızlarında deney yapmayı ve katılaştırma olurken de katılaşmanın fotoğrafının çekilmesiyle yapı parametrelerinin ölçülmesini sağlamaktadır. Farklı sıcaklık gradyenti ve katılaştırma hızları için yapılan deneyler artan sıcaklık gradyenti ve katılaştırma hızıyla ana kollar arasındaki mesafenin üstel olarak azaldığını göstermiştir.Bu da genelde daha önce bu sahada yapılan çalışmalarla uyuşmaktadır.

ABSTRACT In this work, the factors which affect solidification and the Solid - Liquid phase transformation were studied to understand the solidification process. In the previous works it was shown that temperature gradient, G, concentration,C,and cooling rate,V, affect the shape of the Solid-Liquid interface, the solidification front. Materials solidify with a planar, cellular or dendritic Solid-Liquid interface depending mainly on these parameters G,C and V. The previous works show that G,C and V have a close relation with cellular spacing,d, primary dendritic arm spacing /x, se - condary dendritic arm spacing X2 and tip curvature r. Although there is not a one-to-one correspondence, experimental works show that when G and V increase d, Xt, X2 and r decrease whereas d, Xt, X2 and r increase with increasing C. In order to investigate the relations between the growth parameters (G,V and C) and the structure parameters (d, Xx, X2 and r) an experimental system was designed and constructed. With this experimental apparatus, G and V can be varied and also the photograph of the solidification front of transparent materials can be taken to determine, d, Xt, X2 and r. Cell and primary arm spacings,d, Xx respectively were measured in transparent organic materials over a large range of G and V values. It was found that the cell spacings and the primary arm spacings decreased with increasing G and V values. The values of d and X which were obtained in this work agree quite well with the previous results.