ABSTRACT In this work, a theoretical and experimental study has been carried out with the eutectic Al12.6Si alloy (wt.%) in order to determine and evaluate the transient heat flow parameters, such as metal/mold interfacial heat transfer coefficient (hi), growth and cooling rates (VL and TR, respectively), during upward solidification. The experimental thermal data were obtained via temperature mapping using a directional solidification device as well as via mathematical model to determine the time-varying hi values given by the general expression hi=at -n . The VL and TR values were determined from the generated simulated and experimental curves. The results showed a good agreement between the simulated and experimental values. The prediction of the microstructure has revealed the formation of irregular eutectic as well as the presence of non-faceted α-Al primary phase, like halos dendrites, and massive faceted primary Si crystals. Mathematical expressions that correlate halos dendrite spacing (λHD) as a function of hi, VL and TR have been proposed. The halo microstructure has been observed when hi, VL and TR values reach 3,608.00 WmoC−1, 0.36 mms−1 and 0.13 oCs−1, respectively. A comparative analysis with other works from literature has been conducted and the results have confirmed that the n exponent assumes values less than 0.5 for non-ferrous alloys (n < 0.5). For the particular case of binary Al–Si alloys it can be less than 0.35, that is, n < 0.35.

中文翻译：

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向上凝固共晶Al-Si合金的瞬态热流参数和显微组织：理论和实验研究

摘要 在这项工作中，对共晶 Al12.6Si 合金 (wt.%) 进行了理论和实验研究，以确定和评估瞬态热流参数，例如金属/模具界面传热系数 (hi)在向上凝固过程中，生长和冷却速率（分别为 VL 和 TR）。实验热数据是通过使用定向凝固装置的温度映射以及通过数学模型获得的，以确定由一般表达式 hi=at -n 给出的随时间变化的 hi 值。VL 和TR 值由生成的模拟和实验曲线确定。结果表明模拟值和实验值之间具有良好的一致性。微观结构的预测揭示了不规则共晶的形成以及非刻面 α-Al 初生相的存在，如晕状枝晶和块状刻面初生 Si 晶体。已经提出了将光晕枝晶间距 (λHD) 作为 hi、VL 和 TR 的函数相关联的数学表达式。当 hi、VL 和 TR 值分别达到 3,608.00 WmoC-1、0.36 mms-1 和 0.13 oCs-1 时，已观察到晕圈微观结构。与文献中的其他作品进行了比较分析，结果证实，对于有色合金 (n < 0.5)，n 指数假定值小于 0.5。对于二元 Al-Si 合金的特殊情况，它可以小于 0.35，即 n < 0.35。已经提出了将光晕枝晶间距 (λHD) 作为 hi、VL 和 TR 的函数相关联的数学表达式。当 hi、VL 和 TR 值分别达到 3,608.00 WmoC-1、0.36 mms-1 和 0.13 oCs-1 时，已观察到晕圈微观结构。与文献中的其他作品进行了比较分析，结果证实，对于有色合金 (n < 0.5)，n 指数假定值小于 0.5。对于二元 Al-Si 合金的特殊情况，它可以小于 0.35，即 n < 0.35。已经提出了将光晕枝晶间距 (λHD) 作为 hi、VL 和 TR 的函数相关联的数学表达式。当 hi、VL 和 TR 值分别达到 3,608.00 WmoC-1、0.36 mms-1 和 0.13 oCs-1 时，已观察到晕圈微观结构。与文献中的其他作品进行了比较分析，结果证实，对于有色合金 (n < 0.5)，n 指数假定值小于 0.5。对于二元 Al-Si 合金的特殊情况，它可以小于 0.35，即 n < 0.35。与文献中的其他作品进行了比较分析，结果证实，对于有色合金 (n < 0.5)，n 指数假定值小于 0.5。对于二元 Al-Si 合金的特殊情况，它可以小于 0.35，即 n < 0.35。与文献中的其他作品进行了比较分析，结果证实，对于有色合金 (n < 0.5)，n 指数假定值小于 0.5。对于二元 Al-Si 合金的特殊情况，它可以小于 0.35，即 n < 0.35。