ORNL: 알루미늄 시편 분석
ORNL 개요: 알루미늄 표본 분석
원문 (English) 보기
ORNL Synopsis: Analysis of an Aluminum Specimen
개요: 분석 알루미늄 표본 오크리지 국립연구소(ORNL)에서 작성 AARO(모든 도메인 이상 현상 해결 사무소) 요약 AARO(All-Domain Anomaly Resolution Office)는 드릴에 대한 일련의 측정을 후원했습니다. 부스러기와 금속 표본의 작은 단면 조각. 오크리지 국립연구소 (ORNL)은 여러 교차 검증 측정을 독립적으로 수행하여 다음을 보여줍니다. 재료는 기존의 거의 공융인 알루미늄-실리콘 합금(예: 일반 알루미늄)입니다. 일반적인 용도로 만들어진 합금). 화학, 미세 구조, 내부 다공성 및 부족 방사선학적 특성은 수십 년간 알려진 산업 관행과 일치합니다. 널리 생산된 표준 300/400 시리즈 주조 합금의 프로필에 속함 적어도 1970년대 이후. AARO는 미확인 물질과 관련이 있다고 주장되는 금속 표본에 대한 기술적 분석을 요청했습니다. 1990년대 중반 오하이오 중부 지역에서 발생한 현상. ORNL은 특정 평가를 담당했습니다. 비정상적인 샘플 구성에 대한 주장. ORNL은 드릴 부스러기 세 봉지와 작은 봉지 한 봉지를 받았습니다. 대량의 표본 조각 - 화학적 분석, 멀티스케일 이미징, X선 분광학 및 이 평가를 수행하기 위한 감마 분광법. ORNL은 샘플이 다음과 같은 특성을 나타내는 것을 발견했습니다. (1) 대략 알루미늄 구성 실리콘 12중량%; (2) 표준 2차 단계 및 주조 기공; (3) 느린 냉각을 나타내는 기능 ing, 금형 내 기존의 대형 주조와 일치함; (4) 비정상적인 감마 방출이 없습니다. 아무것도 데이터에서는 새로운 물리학이나 이국적인 기원을 암시합니다. 특히 현미경 검사 결과 실리콘 판/바늘, 철 및 망간 함유 금속간 화합물이 발견되었습니다. 두 번째 단계 및 수축 다공성—서냉 주조의 전형적인 특징입니다. 샘플의 화학적 조성은 기존 알루미늄에서 예상되는 원소 이외의 원소에 대한 증거를 보여주지 않습니다. 금속 공학 및 감마 분광학에서는 예상치 못한 방출이 나타나지 않았습니다. 결론적으로, 이들 데이터 중 어느 것도 특이한 특성에 대한 주장을 뒷받침하지 않습니다. 증거는 다음을 가리킨다. (20세기 후반) 자동차에 사용된 부품과 일치하는 일반 지상 산업 야금, 항공우주 및 소비자 애플리케이션. 이러한 결론은 제공된 샘플과 여기에 설명된 방법. 개요: 알루미늄 표본 분석 1 1. 개요 AARO는 미확인 변칙 현상(UAP) 사건을 조사하도록 의회에서 위임받았습니다. 그리고 그 결과를 공개적으로 보고합니다. AARO는 다음과 같이 구성된 금속 합금에 대한 일련의 측정을 후원했습니다. 주로 알루미늄과 실리콘으로 구성되어 있으며 1995년 또는 그 이후에 UAP와 관련이 있다고 주장됨 비표준적인 구성을 가지고 있다고 주장됩니다. AARO는 다음 중 하나인 과학 기술 파트너 ORNL을 확보했습니다. 17개 미국 에너지부 국립 연구소는 철저한 특성을 독립적으로 평가하고 수행합니다. ORNL의 80년 세계 최고 역사를 활용하여 표본 샘플에 대한 활성화 연구 재료과학 전문지식. 그림 1. 받은 샘플의 사진. (왼쪽) 이동 유리병에 금속 부스러기. (위) 주요 매스 재료. ORNL의 주요 임무는 (1) 금속의 구성, (2) 화학 물질이 천체나 구조가 변칙적이며 (3) 감마선 신호를 방출하는지 여부. 확립된 것을 바탕으로, 동료 검토 방법과 병렬 품질 관리를 통해 ORNL은 샘플이 기존의 샘플이라는 것을 발견했습니다. Al-Si 공융 조성에 가까운 준공융 알루미늄-실리콘 합금. 공융 조성은 개별 조성보다 낮은 온도에서 녹는 합금입니다. 일반적으로 우수한 주조성과 유동성을 나타내므로 이러한 합금은 제조에 선호됩니다. 부품 성형이 중요한 분야에 적용됩니다. 따라서 공융 조성은 잘 이해됩니다. 제조 과정에서 일반적입니다. 자세한 내용은 합금이 어디에 있는지 보여주는 단계 다이어그램에 문서화되어 있습니다. 액체 형태에서는 냉각 시 동시에 별도의 고체상으로 변환됩니다. 구체적으로 샘은 문제의 ple은 완벽하지는 않지만 거의 공융 알루미늄-실리콘 합금으로 가장 잘 설명될 수 있습니다. 미국 재료 시험 협회(ASTM) 지정 A413.1/369.1과 일치합니다. 새로운 기계를 암시하는 특이한 원소나 화학의 증거를 찾지 못한 것 외에도 Nisms, ORNL은 급속한 냉각이나 감마 방출의 증거를 발견하지 못했습니다. 여러 가지 독립적인 방법(인정된 표준에 대한 교정 포함)을 사용하면 체계적 오류가 발생할 가능성이 있으며 이러한 샘플이 해당 항목을 대표한다는 신뢰도가 높아집니다. 소스 부분. 원래 구성 요소의 다른 위치에 있는 추가 부품 또는 제조 업체에 대한 액세스 기록을 수정하면 특정 카탈로그 등급 및 열처리로 식별 범위를 좁힐 수 있지만 여기에 보고된 주요 결과를 뒷받침하는 데 데이터는 필요하지 않으며 이는 부적절한 행동이 없음을 나타냅니다. 일반 주조 알루미늄과 일치합니다. 개요: 알루미늄 표본 분석 2 2. 방법 비정상적인 거동에 대한 합금 계열 및 프로브 주장을 식별하기 위해 ORNL은 여러 보완체를 결합했습니다. 최첨단 정밀도로 다양한 크기의 샘플을 분석하는 방법입니다. 2.1 벌크 화학/원소 구성 - 부스러기의 일부를 용해시키고 다음에 의해 분석했습니다. 주요 및 소수 원소에 대한 유도 결합 플라즈마(ICP) 광학 방출 분광법(OES) 미량 원소에 대한 고해상도 ICP 질량 분석기(MS)를 사용합니다. 벌크 조각이 분석되었습니다. 글로우 방전(GD)‑MS를 통해 전체 구성을 교차 확인합니다. 화학은 기본 지문이다 합금의 것; 요소가 제자리에 있지 않거나 비정상적인 수준에 있는 경우 여기에 표시됩니다. 2.2 미시적 규모에서 거시적 규모까지의 구조 - 개별 부스러기와 연마된 단면이 주사전자현미경 에너지분산형 X선 분광법(SEM-EDS)으로 검사한 결과 입자 및 침전물과 같은 요소 및 특징의 분포를 시각화합니다. 엑스레이 계산됨 단층촬영(CT)은 내부 기공과 연결성(예: 캐스팅 기능)에 대한 3D 보기를 제공했습니다. 구조는 표본이 어떻게 만들어졌는지(주조 대 가공, 급속 냉각 대 서냉각) 보여줍니다. 알려진 산업 관행과 유사한지 여부. 2.3 신호 감지/모니터링 - 감마 분광법으로 3개의 금속 샘플을 모니터링했습니다. 약 이틀의 기간. 이 기술은 넓은 범위의 동위원소와 낮은 농도에 민감합니다. 방출 수준. 이를 통해 금속에서 특이한 신호가 방출되는지 여부를 평가했습니다. 3. 결과 3.1 화학: Al-Si 합금 - 결과는 표 1. 벌크 구성 요약을 나타냅니다. 샘플은 Al-Si 근처의 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금입니다(중량%). 값은 반올림됩니다. 추적 컨텍스트를 위해 표시된 요소입니다. 분석 공융. 주요 요소는 알루미늄(~86wt%)입니다. 벌크 샘플과 부스러기의 실리콘(~12wt%), 철(Fe, ~1wt%), 구성적으로 일관성이 있습니다. 구리(Cu, ~0.37wt%), 마그네슘(Mg, ~0.30wt%), 아연(Zn, ~0.20wt%) 및 망간(Mn, ~0.20wt%). 기기 요소 중량% 기타 여러 원소(납[Pb], 크롬[Cr], 니켈 [Ni], 티타늄[Ti] 및 갈륨[Ga])은 추적 GD-MS Al 86.10에서만 나타납니다. 수준(수십에서 수백ppm). 이들은 GD-MS Si 11.90 일반적인 주조 등급 내에서 예상되는 요소 및 이국적인 첨가물을 제안하지 마십시오. 쉐이빙 및 벌크 ICP‑OES Fe 0.97 샘플은 측정된 모든 원소에 대해 동일한 화학적 성질을 가졌습니다. ICP‑OES Cu 0.37 분석적 불확실성 내에서 다양한 기술을 통해 악기의. 이 화학 성분은 일관됩니다 ICP‑OES Mg 0.30 거의 공융 Al-Si 주조 합금 사용 - 기존 방식 ICP‑OES Zn 0.20 용융된 알루미늄이 쉽게 흐르도록 설계할 때 사용됩니다. ICP‑OES Mn 0.20 미세한 디테일을 성형하고 재현합니다. 3.2 부스러기 대 횡단면 부스러기: 드릴링의 영향 ICP-MS Pb 0.04 변경 사항 — ORNL에 제공된 부스러기는 접히는 모습을 보여줍니다. ICP-MS Cr 0.03 AARO 인수 이전에 수행된 드릴링으로 인한 공구 자국 재료. ICP-MS Ni 0.03을 통해 방해받지 않은 내부가 노출되었습니다. 샘플을 에폭시에 삽입하고 횡단면을 만들고 ICP‑OES Ti 0.03 연마. 내부에서 ORNL은 일련의 단계를 관찰했습니다. ICP-MS Ga 0.01 표준 주조 Al-Si 합금과 일치: 알루미늄 개요: 알루미늄 표본 분석 3 매트릭스, 바늘형 및 블록형 실리콘, Fe/Mn이 풍부한 금속간 화합물, 때때로 Cu/Mg 함유 침전된다. 작은 Pb가 풍부한 포켓이 존재하지만 벌크와 쉐이빙 모두에서 부족할 가능성이 높습니다. 산업용 공급원료에서 매우 낮은 수준으로 흔히 볼 수 있는 부수적 불순물을 나타냅니다. 툴링. 이는 합금의 화학적 특성이 기계 가공으로 인한 인공물이 아님을 나타냅니다. 즉, 벌크 내부 부스러기에서 유추된 화학 및 상 조립과 일치합니다. 가공 흔적 접는 그림 2. 탄소 접착 테이프 배경과 SEM 스텁에 대한 개별 면도는 낮은 배율로 이미지화되었습니다. 가공 흔적과 변형이 기록됩니다(20kV, 컬럼 내 전자 검출기). 3.3 벌크 조각 및 컴퓨터 단층 촬영: 연결된 다공성을 갖춘 서냉 - 표본은 다음과 같습니다. 주조 Al-Si와 일치하는 미세 구조: 알루미늄에 내장된 Si의 얇은 판과 바늘 매트릭스; Fe 및 Mn이 풍부한 작은 입자; Mg-Si-Cu가 침전된다. 이 간격과 크기는 특징(수백 마이크로미터)은 서로 연결된 기공의 패턴과 함께 느린 냉각 - 대형 모래 또는 영구 주형 주조와 같은 주형에서 발생 가능성이 높습니다. 빠른 담금질(즉, 급속 냉각)은 관찰되지 않은 훨씬 더 미세한 미세구조(수십 마이크로미터)를 생성합니다. 명시야 차동 간섭 대비 200 𝝻𝝻m 그림 3. 연마된 벌크 섹션의 광학 현미경 사진. 배경은 알루미늄입니다. 더 어두운 음영은 침전물을 보여줍니다. 개요: 알루미늄 표본 분석 4 (아) CuMg가 풍부한 (b) 매트릭스 (c) FeMn이 풍부한 시 리치 납이 풍부한 CuFe, MnPb Si MgElectron (디) 그림 4. 20kV 전자빔, 연마된 부스러기 샘플. (a) 저배율 동심 후방 산란 전자 이미지 면도의 한쪽 끝의 표면을 보여줍니다. (b) (a)의 노란색 상자에 표시된 영역으로, 에폭시(검은색), 매트릭스(어두운), 다양한 금속간 화합물 및 2차 상(중간 회색~흰색). (c) 가색상 X선 주요 단계를 나타내는 지도; 표시된 영역은 정량화됩니다. (d) 메이저 및 마이너의 정량적 X선 매핑 요소. 에폭시 영역의 금속 원자 얼룩은 노이즈입니다. 표시된 중량%의 대략적인 조성 (c)의 영역: Cu 풍부: 46Al, 22Si, 19Mg, 13Cu. 매트릭스: 98Al, 2Si, 미량 Cu. FeMn 풍부: 61Al, 22Fe, 10Si, 6Mn, 가능 Cu를 추적합니다. Si 풍부: 79Si, 21Al. 풍부한 납: 35Al, 33Pb, 13Si, 12O, 6Mg, 기타 미량. 개요: 알루미늄 표본 분석 5 벌크 표본의 내부에는 구불구불하고 상호 연결된 기공 클러스터가 포함되어 있습니다. 주물이 굳고 수축하면서 발생하는 수지상간 수축. 큰 기공 크기(0.5부터) mm ~ 1mm 이상)은 상대적으로 느린 냉각 속도를 의미하며 이는 두꺼운 단면 이상에서 일반적입니다. 금형. 다공성, 금속간화합물 및 Si 특징은 모두 다음과 같은 샘플과 일치합니다. 큰 캐스트에서 점차 냉각됩니다. YZ XY 5mm 그림 5. XCT 데이터의 두 가지 렌더링. 보라색 표면은 모공입니다. 연한 파란색 선은 단면 절단의 대략적인 위치입니다. 표 2. 미세구조 개요 실리콘(Si) 이는 알루미늄 매트릭스에서 판이나 바늘로 나타납니다. 실리콘이 좋아지니까 주조성을 촉진하는 이러한 구조는 산업 제조의 일반적인 특징입니다. Al-Si 주조에 공통적으로 적용되는 작고 밝은 "중국어 스크립트" 기능 Fe/Mn 풍부 향상된 기계적 특성; 그들의 화학은 미량 첨가에 따라 바뀔 수 있지만 금속간 화합물 그들의 존재는 표준입니다. Cu/Mg 함유 일반적으로 매우 미세하며 적당한 강화 효과에 기여합니다. 다시 한 번 일관되게 나타납니다. 잘 알려진 합금 계열로 침전됩니다. 고립된 주머니/얼룩으로 미세한 양으로 관찰됩니다. 추적과 호환 가능 납이 풍부한 주머니 원소이며 특이한 화학을 나타내지 않습니다. 개요: 알루미늄 표본 분석 6 (가) (비) CuFe, MnPb Si MgElectron (다) 그림 6. 15kV 전자빔, 벌크 샘플. (a) 후방 산란 및 (b) 주요 단계를 나타내는 가색 X선. (c) 주요 요소와 부 요소의 정량적 X선 매핑. 3.4 감마 분광학: 비정상적인 신호 방출이 없습니다. 감마 분광학 결과는 비정상적인 신호 방출이 없음을 나타냅니다. 금속 플레이크 물질에서 방출되는 방사능. 카운트 시간 동안 배경 스펙트럼을 획득했습니다. 샘플보다 거의 50% 더 깁니다. 결과 스펙트럼은 배경 및 스펙트럼과 비교되었습니다. 카운트 시간 정규화가 적용된 경우 배경 스펙트럼과 구별할 수 없는 것으로 나타났습니다. 어떤 샘플에서도 방사성 방출이 감지되지 않았습니다. 그림 7은 다음 중 하나의 결과를 보여줍니다. 다른 금속 플레이크 스펙트럼을 대표하는 금속 플레이크. 이는 다음과 일치합니다. 일반적인 알루미늄 주조의 예상되는 동작: 자체적으로 방사되지 않습니다. 개요: 알루미늄 표본 분석 7 그림 7. 감마 분광학 금속 조각. 에너지 방출(keV) 플롯된 수와 총 수 다음 중 하나를 위해 계획되었습니다. 금속 조각. 스펙트럼 쇼 위의 방출 없음 배경을 가로질러 에너지의 범위. 3.5 업계 표준과의 비교 — 카탈로그 등급과 비교할 때 샘플이 가장 잘 일치합니다. A413.1 및 369.1(361.1/365.1/4032와도 유사함) 이러한 공융은 오랫동안 확립되어 왔습니다. 자동차, 항공우주, 소비자 부문 전반에 걸쳐 사용되는 알루미늄-실리콘 주조 합금. 용융물과 주조물은 주조 실무에 따라 다르기 때문에 요소별 일대일 일치는 다음과 같습니다. 합금 계열을 지정할 필요는 없습니다. 주물이 카탈로그에서 약간 벗어나는 것이 일반적입니다. 용융 연습, 열처리 및 큰 부품 내 위치에 따라 숫자가 달라집니다. 전반적인 샘플의 화학 및 미세 구조는 이러한 표준에 대해 예상되는 범위 내에 속합니다. 표 3. 중요한 산업 표준과 비교하여 측정된 합금 조성. 굵은 글씨는 외부를 나타냅니다. 표준 사양. 대체로 말하면, 실리콘 함량은 합금 식별에 가장 많은 정보를 제공하며 의도된 것입니다. 적용되므로 빨간색으로 실리콘이 강조되어 있습니다. 측정된 합금(참고) A319.0 319.1 319.2 360.2 361.1 A365.1 369.1 A413.1 4032 4047 ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM MIL‑DTL‑ B211/ B969 B179 B179 B179 B179 B179 B179 B179 32495A B211M Al 86.099 ± 1.663 잔액 잔액 잔액 잔액 잔액 잔액 잔액 잔액 잔액 Cr 0.03 ± 0.003 — — — — 0.2-0.3 — 0.3-0.4 — 최대 0.1 — Cu 0.369 ± 0.019 3-4 3-4 3-4 최대 0.1 최대 0.5 최대 0.02 최대 0.5 최대 1 0.5-1.3 최대 0.30 Fe 0.97 ± 0.075 최대 1 최대 0.8 최대 0.6 0.7-1.1 최대 0.8 0.15-0.20 최대 1.3 최대 1 최대 1.0 최대 0.80 Ga 0.012 ± 0.002 — — — — — — — — — — Mg 0.298 ± 0.09 최대 0.1 최대 0.1 최대 0.1 0.45-0.6 0.45-0.6 0.15-0.60 0.3-0.45 최대 0.1 0.8-1.3 최대 0.10 Mn 0.198 ± 0.012 최대 0.5 최대 0.5 최대 0.1 최대 0.1 최대 0.25 0.3‑0.6 최대 0.35 최대 0.35 — 최대 0.15 Ni 0.029 ± 0.003 최대 0.35 최대 0.35 최대 0.1 최대 0.1 0.2‑
원문 (English) 펼치기
SYNOPSIS: Analysis of an Aluminum Specimen Prepared by Oak Ridge National Laboratory (ORNL) for the All-Domain Anomaly Resolution Office (AARO) Executive Summary The All-Domain Anomaly Resolution Office (AARO) sponsored a series of measurements on drill shavings and a small sectioned piece from a metallic specimen. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) independently performed multiple, cross‑validated measurements showing that the material is a conventional, near‑eutectic aluminum–silicon alloy (i.e., an ordinary aluminum alloy made for common applications). Its chemistry, microstructure, internal porosity, and lack of radiological signature are consistent with decades of known industrial practice, specifically falling within the profile of standard 300/400-series casting alloys that have been widely produced since at least the 1970s. AARO requested a technical analysis of a metallic specimen with claimed association to an unidentified phenomenon occurring over central Ohio in the mid-1990s. ORNL was charged with evaluating specific assertions of unusual sample composition. ORNL received three bags of drill shavings and one small bulk piece of the specimen—integrating chemical assays, multiscale imaging, x‑ray spectroscopy, and gamma spectroscopy to perform this evaluation. ORNL found the sample exhibits the following qualities: (1) aluminum composition with approximately 12% silicon by weight; (2) standard second phases and casting pores; (3) features indicating slow-cool‑ ing, consistent with conventional large casting in a mold; and (4) no abnormal gamma emission. Nothing in the data suggests novel physics or exotic origin. Specifically, microscopy revealed silicon plates/needles, iron- and manganese-bearing intermetallic sec‑ ond phases, and shrinkage porosity—features that are typical of slow‑cooled castings. The sample’s chemical composition shows no evidence of elements outside those expected for conventional alumi‑ num metallurgical engineering, and gamma spectroscopy showed no unexpected emission. In conclusion, none of these data support claims of unusual characteristics. The evidence points to ordinary, terrestrial industrial metallurgy consistent with parts used in (late 20th century) automotive, aerospace, and consumer applications. These conclusions are robust for the samples provided and for the methods described herein. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 1 1. Overview AARO is congressionally mandated to investigate unidentified anomalous phenomena (UAP) incidents and publicly report its findings. AARO sponsored a series of measurements on a metallic alloy composed of primarily aluminum and silicon, claimed to have association with a UAP in or around 1995 and further asserted to have nonstandard composition. AARO secured science and technology partner ORNL, one of 17 US Department of Energy National Laboratories, to independently assess and perform thorough char‑ acterization studies on samples from the specimen, leveraging ORNL’s 80-year history of world-leading materials science expertise. Figure 1. Photographs of the received samples. (Left) Metal shavings in their transfer vials. (Above) The main mass material. The central charge to ORNL was to investigate (1) the composition of the metal, (2) whether the chem‑ istry or structure is anomalous, and (3) whether it emits a gamma-ray signal. Drawing on established, peer‑reviewed methods and side‑by‑side quality controls, ORNL found that the sample is a conventional near‑eutectic aluminum–silicon alloy near the Al–Si eutectic composition. A eutectic composition is an alloy that melts at a lower temperature than either of its individual compo‑ nents and typically exhibits superior castability and fluidity, making such alloys preferred for manufac‑ turing applications where shaping of parts is critical. Eutectic compositions are thus well understood and common in manufacturing—details are documented on phase diagrams that show where an alloy in liquid form transforms into separate solid phases simultaneously upon cooling. Specifically, the sam‑ ple in question can be best described as a eutectic aluminum–silicon alloy nearly, though not perfectly, matching American Society for Testing and Materials (ASTM) designations A413.1/369.1. In addition to finding no evidence of unusual elements or chemistries that would imply novel mecha‑ nisms, ORNL found no evidence of rapid cooling or gamma emission. The use of multiple, independent methods (with calibration against recognized standards) reduces the chance of a systematic error and increases confidence that these samples are representative of the source part. Additional pieces from different locations of the original component, or access to manufac‑ turing records, could narrow the identification to a specific catalog grade and heat treatment, but such data are not necessary to support the central findings reported here, which indicate no behaviors incon‑ sistent with ordinary cast aluminum. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 2 2. Methods To identify the alloy family and probe claims of unusual behavior, ORNL combined multiple complemen‑ tary methods that analyze different size samples with cutting‑edge precision. 2.1 Bulk chemistry/elemental makeup — Portions of the shavings were dissolved and analyzed by inductively coupled plasma (ICP) optical emission spectroscopy (OES) for major and minor elements and by high‑resolution ICP mass spectrometry (MS) for trace elements. The bulk piece was analyzed by glow discharge (GD)‑MS to cross‑check the overall composition. Chemistry is the primary fingerprint of an alloy; if an element were out of place or at an unusual level, it would appear here. 2.2 Structure from micro‑ to macroscale — Individual shavings and polished cross‑sections were examined by scanning electron microscopy energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS) to visualize the distribution of elements and features such as grains and precipitates. X‑ray computed tomography (CT) provided a 3D view of internal pores and their connectivity (i.e., casting features). Structure reveals how a specimen was made—cast versus wrought, fast‑cooled versus slow‑cooled— and whether it resembles known industrial practice. 2.3 Signal detection/monitoring — Gamma spectroscopy monitored three of the metallic samples for a period of approximately two days. This technique is sensitive to a wide band of isotopes and low levels of emission. This evaluated whether unusual signals were emitted from the metal. 3. Results 3.1 Chemistry: An Al–Si alloy — Results indicate that the Table 1. Bulk composition summary sample is an aluminum–silicon (Al‑Si) alloy near the Al–Si (weight %). Values are rounded; trace elements shown for context. Analyses eutectic. The dominant elements are aluminum (~86 wt%) of the bulk sample and shavings were and silicon (~12 wt%), followed by iron (Fe, ~1 wt%), compositionally consistent. copper (Cu, ~0.37 wt%), magnesium (Mg, ~0.30 wt%), zinc (Zn, ~0.20 wt%), and manganese (Mn, ~0.20 wt%). Instrument Element wt% Several other elements (lead [Pb], chromium [Cr], nickel [Ni], titanium [Ti], and gallium [Ga]) appear only at trace GD‑MS Al 86.10 levels (tens to hundreds of parts per million). These are GD‑MS Si 11.90 the expected elements within common casting grades and do not suggest exotic additives. The shavings and the bulk ICP‑OES Fe 0.97 sample had identical chemistry for all elements measured, ICP‑OES Cu 0.37 by multiple techniques, within the analytical uncertainties of the instruments. This chemical composition is consistent ICP‑OES Mg 0.30 with a near‑eutectic Al–Si casting alloy—conventionally ICP‑OES Zn 0.20 used when designing molten aluminum to flow easily into a ICP‑OES Mn 0.20 mold and reproduce fine details. 3.2 Shavings vs. cross‑sectioned shavings: Impact of drilling ICP‑MS Pb 0.04 changes — The shavings given to ORNL show folding ICP‑MS Cr 0.03 tool marks from drilling performed before AARO acquired the material. The undisturbed interior was exposed by ICP‑MS Ni 0.03 embedding the sample in epoxy, cross‑sectioning, and ICP‑OES Ti 0.03 polishing. In the interior, ORNL observed a suite of phases ICP‑MS Ga 0.01 consistent with standard cast Al–Si alloys: aluminum Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 3 matrix, needle- and block-shaped silicon, Fe/Mn-rich intermetallics, and occasional Cu/Mg-bearing precipitates. Small Pb‑rich pockets are present but scarce in both the bulk and shavings, most likely representing incidental impurities commonly seen at very low levels in industrial feedstocks and tooling. This indicates that the alloy’s chemical identity is not an artifact of machining: the bulk interior matches the chemistry and phase assemblage inferred from the shavings. Machining marks Folding Figure 2. An individual shaving on a carbon sticky tape background and SEM stub, imaged at low magnification. Machining marks and deformation are noted (20 kV, in-column electron detector). 3.3 Bulk piece and computed tomography: Slow‑cooled with connected porosity — The specimen shows microstructure consistent with cast Al–Si: thin plates and needles of Si embedded in an aluminum matrix; small particles rich in Fe and Mn; and Mg–Si–Cu precipitates. The spacing and size of these features (several hundred micrometers), together with the pattern of interconnected pores, indicate slow cooling—likely in a mold, as in a large sand or permanent‑mold casting. Fast quenching (i.e., rapid cooling) produces a much finer microstructure (tens of micrometers) that was not observed. BRIGHT FIELD DIFFERENTIAL INTERFERENCE CONTRAST 200 𝝻𝝻m Figure 3. Optical micrographs of the polished bulk section. Background is aluminum; darker shading shows precipitates. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 4 (a) CuMg-rich (b) Matrix (c) FeMn-rich Si-rich Pb-rich CuFe, MnPb Si MgElectron (d) Figure 4. 20 kV electron beam, polished shavings sample. (a) Low-magnification concentric backscatter electron image showing a surface of one end of a shaving. (b) Area denoted in the yellow box of (a), showing multiple phases from the epoxy (black), matrix (dark), and various intermetallics and second phases (medium gray to white). (c) False‑color x‑ray map denoting the major phases; marked areas are quantified. (d) Quantitative X-ray mapping of the major and minor elements. The metal atoms’ speckle in the epoxy region is noise. Rough compositions in weight percent of the marked regions in (c): Cu‑rich: 46Al, 22Si, 19Mg, 13Cu. Matrix: 98Al, 2Si, trace Cu. FeMn‑rich: 61Al, 22Fe, 10Si, 6Mn, possible trace Cu. Si‑rich: 79Si, 21Al. Pb‑rich: 35Al, 33Pb, 13Si, 12O, 6Mg, trace others. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 5 The bulk specimen’s interior contains clusters of winding, interconnected pores—a typical pattern of interdendritic shrinkage that occurs as castings solidify and contract. The large pore size (from 0.5 mm to over 1 mm) suggests a relatively slow cooling rate, which is typical of thick‑section or larger molds. Together, the porosity, intermetallics, and Si features are consistent with a sample that was gradually cooled from a large cast. YZ XY 5 mm Figure 5. Two renderings from the XCT data. The purple surfaces are the pores. Light blue lines are the approximate location of the sectioning cuts. Table 2. Microstructure at a glance. Silicon (Si) These appear as plates or needles in the aluminum matrix. Because silicon improves precipitates castability, such structures are common features in industrial manufacturing. Small, bright “Chinese‑script” features common to Al–Si castings, introduced for Fe/Mn‑rich improved mechanical properties; their chemistry can shift with trace additions but intermetallics their presence is standard. Cu/Mg‑bearing Typically very fine, these contribute modest strengthening effects—again consistent precipitates with well‑known alloy families. Observed in minute amounts as isolated pockets/smears; compatible with trace Lead‑rich pockets elements and not indicative of unusual chemistry. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 6 (a) (b) CuFe, MnPb Si MgElectron (c) Figure 6. 15 kV electron beam, bulk sample. (a) Backscatter and (b) False-color X-ray denoting the major phases. (c) Quantitative X-ray mapping of the major and minor elements. 3.4 Gamma spectroscopy: No unusual signal emissions — Gamma spectroscopy results indicate no radioactivity emitted by the metal flake material. Background spectra were acquired for count times almost 50% longer than the samples. The resulting spectra were compared to background and found to be indistinguishable from background spectra when count time normalization was applied. No radioactive emissions were detected in any sample. Figure 7 shows the results from one of the metal flakes, which is representative of the other metal flake spectra. This is consistent with expected behavior of a typical aluminum casting: it does not radiate on its own. Synopsis: Analysis of a Aluminum Specimen 7 Figure 7. Gamma spectroscopy of metal flakes. Energy emission (keV) plotted vs total counts plotted for one of the metal flakes. The spectra show no emission above background across the range of energies. 3.5 Comparison to industry standards — When compared to catalog grades, the sample best matches A413.1 and 369.1 (with similarities to 361.1/365.1/4032 as well). These eutectics are long-established aluminum–silicon casting alloys used across automotive, aerospace, and consumer sectors. Because melts and castings vary by foundry practice, a one‑to‑one element‑by‑element match is not necessary to assign the alloy family. It is common for castings to deviate slightly from catalog numbers depending on melt practice, heat treatment, and the location within a large part. The overall chemistry and microstructure of the sample fall within the expected envelope for these standards. Table 3. Measured alloy composition compared to important industrial standards. Bold text denotes outside the standard specification. Broadly speaking, silicon content is most informative of alloy identification and intended application, so silicon is emphasized in red. Measured Alloy (reference) A319.0 319.1 319.2 360.2 361.1 A365.1 369.1 A413.1 4032 4047 ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM MIL‑DTL‑ B211/ B969 B179 B179 B179 B179 B179 B179 B179 32495A B211M Al 86.099 ± 1.663 Balance Balance Balance Balance Balance Balance Balance Balance Balance Balance Cr 0.03 ± 0.003 — — — — 0.2‑0.3 — 0.3‑0.4 — 0.1 max — Cu 0.369 ± 0.019 3‑4 3‑4 3‑4 0.1 max 0.5 max 0.02 max 0.5 max 1 max 0.5‑1.3 0.30 max Fe 0.97 ± 0.075 1 max 0.8 max 0.6 max 0.7-1.1 0.8 max 0.15‑0.20 1.3 max 1 max 1.0 max 0.80 max Ga 0.012 ± 0.002 — — — — — — — — — — Mg 0.298 ± 0.09 0.1 max 0.1 max 0.1 max 0.45‑0.6 0.45‑0.6 0.15-0.60 0.3-0.45 0.1 max 0.8‑1.3 0.10 max Mn 0.198 ± 0.012 0.5 max 0.5 max 0.1 max 0.1 max 0.25 max 0.3‑0.6 0.35 max 0.35 max — 0.15 max Ni 0.029 ± 0.003 0.35 max 0.35 max 0.1 max 0.1 max 0.2‑