THE INFLUENCE OF THE GROWTH RATE ON THE PREFERRED ORIENTATION AND 
STRUCTURE OF THE DIRECTIONALLY SOLIDIFIED ALUMINIUM-SILICIUM ALLOY 
Janusz Krol 
A. Krupkowski Institute of Metallurgy and Materials Science, POLISH ACADEMY OF SCIENCES, 
25 Reymonta str, 30 059 KRAKOW, POLAND 
ABSTRACT 
The structure of directionally solidified eutectic alloys is generally composed of matrix and reinforc- 
ing phases. The second phase has a fibre or lammellar (flocks) form and it is embedded in the matrix. 
Both phases reveal a sharp fibre texture with its axis of the low indiced crystallographic direction paral- 
lel to the growth direction. 
| The reinforcing phase of Al - Si alloys is built of the silicon-rich and the matrix of aluminium-rich solid 
solutions. The growth direction of the both phases is near <200>. With the increasing growth rate 
the texture perfection of Al- and Si- phases increases while the spacing of the Si precipitates (flocks) 
diminishes. 
The investigations were performed on a hypo - eutectic Al-Si alloy of composition 10.5wt,% Si, 
0.3wt% Fe, 0.2wt.% Mn and Al balance solidified at rates V, = 2.78 um/s and V, = 27.8um/s. The 
structure was examined with the diffractometric, scanning microscopic and spectrographic methods. The 
texture was investigated with the diffractometric pole figure method. 
) DER EINFLUSS DER ERSTARRUNGSGESCHWINDIGKEIT AUF DIE TEXTUR UND 
22 (1991) 409. STRUKTUR EINER GERICHTET ERSTARRTEN ALUMINIUM-SILIZIUM LEGIERUNG 
ZUSAMMENFASSUNG 
82) 2131. Die Struktur der gerichtet erstarrten, eutektischen Legierungen besteht im allgemeinen aus 
zwei Phasen - der Matrix und der für die Festigkeit verantwortlichen Phase. Diese zweite Phase ist 
als Fasern- oder in Plattenform ausgebildet und von der Matrix eingeschlossen. Die beiden Phasen 
haben ausgeprägt kristallographische Orientierungen. In Aluminium-Silizium-Legierungen wird die 
verfestigende Phase vom siliziumreichen und die Matrix vom aluminiumreichen Al-Si Mischkristall 
gebildet. Die Wachstumsrichtung der beiden Phasen ist <200>. Die Ausprägung der Phasentexturen 
hängt stark von der Erstarrungsgeschwindigkeit ab. Mit zunehmender Strangabsenkgeschwindigkeit 
nimmt die Ausprägung der Textur der Siliziumphase zu, aber der Abstand der Siliziumausscheidun- 
gen nimmt ab. Untersucht wurden die Textur- und Strukturänderungen von Al - Si Legierungen mit 
10.5 Gew.% Si, 0.3 Gew.% Fe, 0.2 Gew.% Mn, die mit Absenkgeschwindigkeiten zwischen 
2.78 um/s bis 27.8 pm/s hergestellt worden waren. Zur Untersuchung wurden die diffraktometrischen 
Phasen- und Texturanalysen sowie Rasterelektronenmikroskopie und Spektroskopie angewendet. 
LINTRODUCTION 
According to the models of eutectic growth, the morphology of reinforcing phase and its growth 
during the directional solidification (D.S.) is related to undercooling, solidification rate and alloy com- 
position. The morphology may be described by the lamellar spacing A and the type of the growing phase 
[1]. At lower growth rates the silicon precipitates appear as flakes but at the rates above 1000 pm/s their 
shapes change into fibers [2]. According to [3], undercooling (AT) and lammellar spacing (A)are indepen- 
dent of the temperature gradient and they are related only to the growth rate. Steen and Hellawell [4] 
stated, that the transition of a flake into fibrous morphology was dependent stronger on the growth rate 
and much less on the temperature gradient. Hellawell, in next paper [5], suggested however that both AT 
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 557 
04)