journal article·2014-02

In situ transmission electron microscopy of crystal growth-mode transitions during rapid solidification of a hypoeutectic Al–Cu alloy

Joseph T. McKeown, Andreas K. Kulovits, Can Liu, Kai Zweiacker, Bryan W. Reed, Thomas LaGrange, Jörg M.K. Wiezorek, Geoffrey H. Campbell

Acta Materialia· Volume 65
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Abstract

Abstract The rapid solidification dynamics of a pulsed-laser-melted hypoeutectic Al–Cu thin-film alloy were monitored using in situ transmission electron microscopy with high spatial and temporal resolutions. Direct observation of the solid–liquid interface during the transformation allowed measurements of the time-evolving solidification front morphology and velocity. Transitions in the growth mode were detected and related to acceleration and instability at the solidification front. A banded structure that forms during instability at high solidification front velocities, previously only observed ex situ in post-mortem analyses, was imaged during formation, providing insight to the growth mechanisms of this banded morphology.
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Research context

OpenAlex topics: Solidification and crystal growth phenomena · Aluminum Alloy Microstructure Properties · nanoparticles nucleation surface interactions

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References (65)

Show source-provided references
1. Kline · Thin Solid Films · 2005 · 48810.1016/j.tsf.2005.04.037 ↗
2. Kline · Appl Phys Lett · 2005 · 86 · 20190210.1063/1.1925784 ↗
3. Srivatsan · 1993
4. Murray · Int Met Rev · 1985 · 30 · 21110.1179/imr.1985.30.1.211 ↗
5. Chen · Acta Mater · 1996 · 44 · 195510.1016/1359-6454(95)00313-4 ↗
6. Ólafsson · J Mater Sci · 1997 · 32 · 438310.1023/A:1018680024876 ↗
7. Poirier · Mater Sci Eng · 1997 · A224 · 4810.1016/S0921-5093(96)10554-2 ↗
8. Al-Cu Phase Diagram, ASM Alloy Phase Diagrams Center, P. Villars, editor-in-chief; H. Okamoto and K. Cenzual, section editors; ASM International, Materials Park, OH, 2006. http://www1.asminternational.org/AsmEnterprise/APD.
9. Scott · Acta Metall · 1975 · 23 · 50310.1016/0001-6160(75)90090-5 ↗
10. Williams · J Mater Sci · 1977 · 12 · 12610.1007/BF00738477 ↗
11. Singh · J Mater Sci · 1982 · 17 · 161710.1007/BF00540786 ↗
12. Sato · J Jpn Inst Met · 1984 · 48 · 74810.2320/jinstmet1952.48.7_748 ↗
13. Zimmermann · Acta Metall · 1989 · 37 · 330510.1016/0001-6160(89)90203-4 ↗
14. Zimmermann · Phys Rev B · 1990 · 42 · 83310.1103/PhysRevB.42.833 ↗
15. Zimmermann · Mater Sci Eng A · 1991 · 134 · 127810.1016/0921-5093(91)90973-Q ↗
16. Gill · Acta Metall Mater · 1992 · 40 · 289510.1016/0956-7151(92)90454-M ↗
17. Gill · Acta Metall Mater · 1993 · 41 · 356310.1016/0956-7151(93)90237-M ↗
18. Kurz · Mater Sci Eng · 1994 · A178 · 17110.1016/0921-5093(94)90538-X ↗
19. Gill · Acta Metall Mater · 1995 · 43 · 139
20. Prasad · Metall Mater Trans A · 2006 · 37A · 24910.1007/s11661-006-0170-3 ↗
21. Burden · J Cryst Growth · 1974 · 22 · 32810.1016/0022-0248(74)90178-X ↗
22. Zhong · Appl Surf Sci · 2009 · 256 · 10510.1016/j.apsusc.2009.07.084 ↗
23. Kulovits · Thin Solid Films · 2009 · 517 · 362910.1016/j.tsf.2008.11.132 ↗
24. Kulovits · Philos Mag Lett · 2011 · 91 · 28710.1080/09500839.2011.558030 ↗
25. King · J Appl Phys · 2005 · 97 · 11110110.1063/1.1927699 ↗
26. LaGrange · Appl Phys Lett · 2006 · 89 · 04410510.1063/1.2236263 ↗
27. Kim · Science · 2008 · 321 · 147210.1126/science.1161517 ↗
28. LaGrange · Ultramicroscopy · 2008 · 108 · 144110.1016/j.ultramic.2008.03.013 ↗
29. Reed · Microsc Microanal · 2009 · 15 · 27210.1017/S1431927609090394 ↗
30. Browning · MRS Bull · 2010 · 35 · 100910.1557/mrs2010.706 ↗
31. Campbell · J Electron Microsc · 2010 · 59 · S6710.1093/jmicro/dfq032 ↗
32. Reed · Rev Sci Instrum · 2010 · 81 · 05370610.1063/1.3427234 ↗
33. Kittl · Acta Mater · 2000 · 48 · 479710.1016/S1359-6454(00)00276-7 ↗
34. Boettinger · Metall Trans A · 1984 · 15A · 5510.1007/BF02644387 ↗
35. Kurz · Acta Metall Mater · 1990 · 38 · 110.1016/0956-7151(90)90129-5 ↗
36. Gremaud · Acta Metall Mater · 1991 · 39 · 143110.1016/0956-7151(91)90228-S ↗
37. Carrard · Acta Metall Mater · 1992 · 40 · 98310.1016/0956-7151(92)90076-Q ↗
38. Mullins · J Appl Phys · 1964 · 35 · 44410.1063/1.1713333 ↗
39. Coriell · J Cryst Growth · 1983 · 61 · 49910.1016/0022-0248(83)90179-3 ↗
40. Pennycook · Ultramicroscopy · 1989 · 30 · 5810.1016/0304-3991(89)90173-3 ↗
41. Kulovits · Mater Charact · 2012 · 63 · 1710.1016/j.matchar.2011.10.003 ↗
42. Vincent · Ultramicroscopy · 1994 · 53 · 27110.1016/0304-3991(94)90039-6 ↗
43. Rauch · Microsc Anal · 2008 · 22 · S5
44. Portillo · Mater Sci Forum · 2010 · 644 · 110.4028/www.scientific.net/MSF.644.1 ↗
45. Kurz · 1984
46. Trivedi · Metall Trans A · 1989 · 20 · 76910.1007/BF02667594 ↗
47. LaGrange · Micron · 2012 · 43 · 110810.1016/j.micron.2012.04.010 ↗
48. Santala · Appl Phys Lett · 2013 · 102 · 17410510.1063/1.4803921 ↗
49. Prokhorov · 1990
50. Boyden · J Thermophys Heat Trans · 2006 · 20 · 910.2514/1.15518 ↗
51. Siwick · Science · 2003 · 30210.1126/science.1090052 ↗
52. Rocha · Metall Mater Trans A · 2003 · 34 · 99510.1007/s11661-003-0229-3 ↗
53. Zink · Solid State Commun · 2004 · 129 · 19910.1016/j.ssc.2003.08.048 ↗
54. Hunt · Trans Metall Soc AIME · 1966 · 236 · 843
55. Burden · J Cryst Growth · 1974 · 22 · 9910.1016/0022-0248(74)90126-2 ↗
56. Burden · J Cryst Growth · 1974 · 22 · 10910.1016/0022-0248(74)90127-4 ↗
57. Growth kinetic limitations during rapid solidification
58. Dean · J Cryst Growth · 1973 · 20 · 25610.1016/0022-0248(73)90014-6 ↗
59. Fundamentals of solidification at high rates
60. Aziz · Acta Metall · 1988 · 36 · 233510.1016/0001-6160(88)90333-1 ↗
61. Baker · Acta Metall · 1969 · 17 · 57510.1016/0001-6160(69)90116-3 ↗
62. Kurz · Acta Metall · 1981 · 29 · 1110.1016/0001-6160(81)90082-1 ↗
63. Conti · Phys Rev E · 1998 · 58 · 610110.1103/PhysRevE.58.6101 ↗
64. Conti · Phys Rev E · 1998 · 58 · 616610.1103/PhysRevE.58.6166 ↗
65. Yota · J Vac Sci Technol · 2000 · 1810.1116/1.582195 ↗