journal article·2020-06Open access

Research progress on solidification structure of alloys by synchrotron X-ray radiography: A review

Yongbiao Wang, Sensen Jia, Mingguang Wei, Liming Peng, Yujuan Wu, Xintian Liu

Journal of Magnesium and Alloys· Volume 8· Issue 2

Abstract

The synchrotron radiation technology has recently emerged as a powerful tool to characterize the real-time microstructure evolution during solidification of alloys. Compared with other methods, the synchrotron radiation technology, along with its unique advantages of strong brightness, high energy, excellent resolution, and good monochromaticity, allows for capturing the dendrite evolution behavior of alloys in real time and can be dynamically coordinated with high-resolution CCD (Charge-coupled Device) imaging systems. This paper briefly reviews the recent advances in developing synchrotron radiation for solidification of alloys with low, medium, and high melting points, and under the external electric, magnetic, and ultrasonic fields. Furthermore, a series of microstructural features and behaviors such as dendrite morphology, growth orientation, dendrite fracture, and rotation are described in detail. Finally, the development trends and application prospects of synchrotron radiation technology in alloy solidification are forecasted.
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Research context

OpenAlex topics: Solidification and crystal growth phenomena · Aluminum Alloy Microstructure Properties · Metallurgical Processes and Thermodynamics

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References (100+)

Show source-provided references
1. Fekete · J. Magnesium. Alloys. · 2020 · 8 · 19910.1016/j.jma.2019.11.009 ↗
2. Melendez · J. Cryst. Growth · 2012 · 340 · 17510.1016/j.jcrysgro.2011.12.010 ↗
3. Jie · J. Northwest. Polytech. Univ. · 1988 · 1 · 35
4. Jie · Acta Metall. Sin. · 1988 · 24 · 457
5. Melendez · J. Cryst. Growth · 2012 · 340 · 010.1016/j.jcrysgro.2011.12.010 ↗
6. Zhu M.F., Yu J., Hong J.S.Eng. Sci., 2004, 6(5):8–16.
7. Xu · Rare Metal Mater. Eng. · 2003 · 32 · 401
8. Qing · Hot Work. Technol. · 2005 · 8 · 63
9. Wang · 2000
10. Wu · Mater. Mech. Eng. · 2013 · 1 · 88
11. Mai · 2013
12. Shen · Phys. Exp. · 2001 · 21 · 3
13. Wei · J. Changshu Inst. Technol. · 2006
14. He · High Pow. Las. Part Beam · 1990 · 387
15. Zeng · J. Yunnan Univ. · 2008 · 30 · 477
16. Xu · Nucl. Phys. Rev. · 1996 · 13 · 25
17. Xu · 2009
18. Liu · 2009
19. Yang · Phys. Test. Chem. Anal. Part A: Phys. Test. · 2008 · 44 · 103
20. Cao · Mater. China · 2017 · 36
21. Mathiesen · Phys. Rev. Lett. · 1999 · 83 · 506210.1103/PhysRevLett.83.5062 ↗
22. Yasuda · J. Cryst. Growth · 2004 · 262 · 64510.1016/j.jcrysgro.2003.09.052 ↗
23. Yasuda · J. Cryst. Growth · 2004 · 262 · 64510.1016/j.jcrysgro.2003.09.052 ↗
24. Yasuda · Cast. Metals · 2015 · 21 · 125
25. Li · Phys. Rev. E Stat. Nonlinear Soft Matter Phys. · 2004 · 70
26. Li · Metall. Mater. Trans. A · 2006 · 37 · 103910.1007/s11661-006-0076-0 ↗
27. B. · Metall. Mater. Trans. A · 2007 · 38 · 59910.1007/s11661-006-9058-5 ↗
28. Xu · Mater. Res. Innov. · 2013 · 15 · 15610.1179/143307511X12998222919155 ↗
29. Xu · Nucl. Sci. Tech. · 2010 · 33 · 447
30. Wang · Nucl. Sci. Tech. · 2010 · 33 · 443
31. Wang · Sci. China Ser. E: Technol. Sci. · 2010 · 53 · 127810.1007/s11431-010-0087-3 ↗
32. Zhu · 2013
33. Hou · Acta Mater. · 2018 · 149
34. Mathiesen · Acta Mater. · 2005 · 53 · 94710.1016/j.actamat.2004.10.050 ↗
35. Mathiesen · Mater. Sci. Eng. A · 2005 · 413 · 28310.1016/j.msea.2005.08.160 ↗
36. Mathiesen · Metall. Mater. Trans. A · 2006 · 37 · 251510.1007/BF02586224 ↗
37. Mathiesen · Mater. Sci. Forum · 2006 · 6910.4028/www.scientific.net/MSF.508.69 ↗
38. Mathiesen · Mater. Sci. Eng. A · 2007 · 454–455 · 32810.1016/j.msea.2006.11.046 ↗
39. Yasuda · Cast. Metals · 2009 · 22 · 15
40. Nagira · IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. · 2015 · 8410.1088/1757-899X/84/1/012078 ↗
41. Prasad · IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. · 2015 · 8410.1088/1757-899X/84/1/012014 ↗
42. Bogno · Acta Mater. · 2011 · 59 · 435610.1016/j.actamat.2011.03.059 ↗
43. Bogno · IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. · 2012 · 27 · 2089
44. Bogno · Trans. Indian Inst. Metals · 2009 · 62 · 42710.1007/s12666-009-0058-1 ↗
45. Zimmermann · Acta Mater. · 2017 · 126 · 23610.1016/j.actamat.2016.12.063 ↗
46. Rakete · Rev. Sci. Instrum. · 2011 · 82 · 506210.1063/1.3650468 ↗
47. Luo · J. Cryst. Growth · 2017 · 476
48. Li · J. Phys. Conf. Ser. · 2013 · 12050
49. Li · Mater. Chem. Phys. · 2014 · 143 · 47110.1016/j.matchemphys.2013.10.027 ↗
50. Li · Trans. Nonferrous Metals Soc. China · 2014 · 24 · 211210.1016/S1003-6326(14)63320-3 ↗
51. Li · Materials · 2015 · 8 · 370110.3390/ma8063701 ↗
52. Li · J. Cryst. Growth · 2015 · 428 · 110.1016/j.jcrysgro.2015.07.016 ↗
53. Li · Mater Charact. · 2015 · 109 · 910.1016/j.matchar.2015.09.008 ↗
54. Wang · J. Alloys Compd. · 2014 · 616 · 55010.1016/j.jallcom.2014.07.172 ↗
55. Murphy · Acta Mater. · 2015 · 95 · 8310.1016/j.actamat.2015.04.060 ↗
56. Bedel · IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. · 2015 · 84
57. Salvo · Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. · 2003 · 200 · 27310.1016/S0168-583X(02)01689-0 ↗
58. Wang · J. Alloys Compd. · 2020 · 15238510.1016/j.jallcom.2019.152385 ↗
59. Buffiere · Exp. Mech. · 2010 · 50 · 28910.1007/s11340-010-9333-7 ↗
60. Limodin · Acta Mater. · 2009 · 57 · 230010.1016/j.actamat.2009.01.035 ↗
61. Limodin · Acta Mater. · 2007 · 55 · 317710.1016/j.actamat.2007.01.027 ↗
62. Ludwig · Metall. Mater. Trans. A · 2005 · 36 · 151510.1007/s11661-005-0243-8 ↗
63. Cai · Acta Mater. · 2016 · 117 · 16010.1016/j.actamat.2016.07.002 ↗
64. Reinhart · Mater. Sci. Eng. A · 2005 · 413 · 38410.1016/j.msea.2005.08.197 ↗
65. Schenk · J. Cryst. Growth · 2005 · 275 · 20110.1016/j.jcrysgro.2004.10.081 ↗
66. MangelinckNoël · J. Phys. D Appl. Phys. · 2005 · 38 · A2810.1088/0022-3727/38/10A/006 ↗
67. Nguyen-Thi · Metall. Mater. Trans. A · 2007 · 38 · 145810.1007/s11661-007-9170-1 ↗
68. Mathiesen · JOM · 2012 · 64 · 7610.1007/s11837-011-0213-0 ↗
69. Nogita · Mater. Charact. · 2013 · 85 · 13410.1016/j.matchar.2013.08.015 ↗
70. Prasad · J. Cryst. Growth · 2015 · 430 · 12210.1016/j.jcrysgro.2015.06.024 ↗
71. Schaffer · Trans. Indian Inst. Metals · 2009 · 62 · 43710.1007/s12666-009-0083-0 ↗
72. Schaffer · Acta Mater. · 2009 · 57 · 288710.1016/j.actamat.2009.02.041 ↗
73. Aveson · Mater. Mech. Eng. · 2012 · 33 · 012040
74. Eiken · Cast. Metals · 2009 · 22 · 86
75. Wang · Scr. Mater. · 2011 · 65 · 85510.1016/j.scriptamat.2011.07.040 ↗
76. Wang · Mater Lett. · 2016 · 163 · 21810.1016/j.matlet.2015.10.101 ↗
77. Wang · J. Mater. Sci. Technol. · 2017 · 163 · 218
78. Casari · Acta Mater. · 2016 · 116 · 17710.1016/j.actamat.2016.06.035 ↗
79. Yang · Acta Mater. · 2015 · 92 · 810.1016/j.actamat.2015.03.044 ↗
80. Yang · Acta Mater. · 2016 · 112 · 26110.1016/j.actamat.2016.04.014 ↗
81. Jing · Acta Metall. Sin. · 2016 · 52 · 1279
82. Wang · 2011
83. Du · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 1360010.1038/s41598-017-12814-5 ↗
84. Du · Acta Mater. · 2018 · 161 · 36
85. Shuai · Acta Mater. · 2016 · 118 · 26010.1016/j.actamat.2016.07.047 ↗
86. Shuai · Acta Mater. · 2018 · 156 · 28710.1016/j.actamat.2018.06.026 ↗
87. Guo · Acta Mater. · 2017 · 123 · 37310.1016/j.actamat.2016.10.022 ↗
88. Yasuda · Cast. Metals · 2009 · 22 · 15
89. Yasuda · ISIJ Int. · 2011 · 51 · 40210.2355/isijinternational.51.402 ↗
90. Yasuda · 2013 · 93
91. Yasuda · Mater. Sci. Eng. · 2012 · 33 · 25
92. Wang · Phys. Rev. E Stat. Nonlinear Soft Matter Phys. · 2010 · 81
93. Tongmin · Sci. Sin. (Phys. Mech. Astron.) · 2015 · 58 · 870
94. Wang · Sci. China G · 2011 · 41 · 23
95. Zhu · Mater. Sci. Forum · 2011 · 675-677 · 75910.4028/www.scientific.net/MSF.675-677.759 ↗
96. He · J. Alloys Compd. · 2015 · 619 · 37210.1016/j.jallcom.2014.08.170 ↗
97. Wang · J. Electron. Mater. · 2016 · 45 · 16410.1007/s11664-015-4136-3 ↗
98. Yang · J. Mater. Sci. Technol. · 2017
99. Yang · Mater. Sci. Forum · 2016 · 850 · 18610.4028/www.scientific.net/MSF.850.186 ↗
100. Wang · Mater Des. · 2016 · 92 · 13510.1016/j.matdes.2015.12.013 ↗