DFG-Kolloquium im SPP 1120: Phasenumwandlungen in mehrkomponentigen Schmelzen
Meeting
- Date:
- Th, 01.03.2007 00:00 – Fr, 02.03.2007 00:00
- Speaker:
- D. Herlach, DLR Köln; B. Jahnen, DFG Bonn
- Address:
- Physikzentrum Bad Honnef
Hauptstr. 5, 53604 Bad Honnef, Germany
- Language:
- Deutsch
- Event partner:
- Deutsche Forschungsgemeinschaft
- Contact person:
- Die wichtigste Phasenumwandlung von Metallschmelzen ist die Erstarrung. Es ist das Ziel, den Phasenübergang flüssig-fest in mehrkomponentigen Systemen im Detail zu verstehen. Die Thematik gliedert sich in sich gegenseitig ergänzende Arbeitskomplexe: * Th,
Description
Projektbeschreibung:
Die wichtigste Phasenumwandlung von Metallschmelzen ist die Erstarrung.
Es ist das Ziel, den Phasenübergang flüssig-fest in mehrkomponentigen Systemen im Detail zu verstehen. Die Thematik gliedert sich in sich gegenseitig ergänzende Arbeitskomplexe:
* Thermodynamik und Transporteigenschaften
Die Erstarrung wird kontrolliert durch Wärme- und Massentransport vor der Erstarrungsfront. Daher müssen die relevanten Materialparameter in der fluiden Phase bestimmt werden.
* Dynamik der Schmelze
Die Temperaturabhängigkeit wichtiger Parameter wird kontrolliert durch die atomare Dynamik und das Relaxationsverhalten in der Schmelze. Von wesentlicher Bedeutung ist der durch konvektive Vorgänge verursachte Wärme- und Massentransport. Es werden daher das Relaxationsverhalten, die Nahordnung, sowie Entmischung und Segregation untersucht.
* Erstarrungskinetik
Der Erstarrungsprozess wird In-situ beobachtet, um die Kinetik der Wachstumsfront in Abhängigkeit der Versuchsparameter quantitativ zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die experimentell gewonnenen Daten direkt mit den Voraussagen theoretischer Modellansätze zur Beschreibung der Wachstumskinetik in multikomponentigen Legierungen zu vergleichen und zu verifizieren.
* Modellierung der Phasenumwandlung
Die numerische Behandlung von Modellen (z.B. Phasenfeldmethode) ist von großer Bedeutung. Alle gängigen Simulationstechniken wie Molecular Dynamics, Monte Carlo, Finite Elemente etc. werden zur Behandlung von diskreten und kontinuierlichen Systemen angewendet.
Forschungen zu diesen Themenkomplexen führen zu einem detaillierten Verständnis der Erstarrung, begonnen vom Zustand der ungeordneten Schmelze über mögliche Entmischungsvorgänge, über die Bildung von Clustern und deren Ausbildung zu Kristallkeimen, deren Wachstum bis zur Entstehung der Kristall-Phasen und Mikrostrukturen mit ihren charakteristischen Werkstoffeigenschaften im Erstarrungsprodukt. Die systematische Untersuchung dieser physikalischen Vorgänge liefert die Voraussetzung, die Erstarrung technisch relevanter Legierungen unter Nutzung neuer theoretischer Ansätze und der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten der Computer-Simulationen zu beschreiben und damit den Werkstoff bereits vor der Erstarrung im Rechner für den Anwendungszweck maßzuschneidern (Virtual Materials Design).
Die wichtigste Phasenumwandlung von Metallschmelzen ist die Erstarrung.
Es ist das Ziel, den Phasenübergang flüssig-fest in mehrkomponentigen Systemen im Detail zu verstehen. Die Thematik gliedert sich in sich gegenseitig ergänzende Arbeitskomplexe:
* Thermodynamik und Transporteigenschaften
Die Erstarrung wird kontrolliert durch Wärme- und Massentransport vor der Erstarrungsfront. Daher müssen die relevanten Materialparameter in der fluiden Phase bestimmt werden.
* Dynamik der Schmelze
Die Temperaturabhängigkeit wichtiger Parameter wird kontrolliert durch die atomare Dynamik und das Relaxationsverhalten in der Schmelze. Von wesentlicher Bedeutung ist der durch konvektive Vorgänge verursachte Wärme- und Massentransport. Es werden daher das Relaxationsverhalten, die Nahordnung, sowie Entmischung und Segregation untersucht.
* Erstarrungskinetik
Der Erstarrungsprozess wird In-situ beobachtet, um die Kinetik der Wachstumsfront in Abhängigkeit der Versuchsparameter quantitativ zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die experimentell gewonnenen Daten direkt mit den Voraussagen theoretischer Modellansätze zur Beschreibung der Wachstumskinetik in multikomponentigen Legierungen zu vergleichen und zu verifizieren.
* Modellierung der Phasenumwandlung
Die numerische Behandlung von Modellen (z.B. Phasenfeldmethode) ist von großer Bedeutung. Alle gängigen Simulationstechniken wie Molecular Dynamics, Monte Carlo, Finite Elemente etc. werden zur Behandlung von diskreten und kontinuierlichen Systemen angewendet.
Forschungen zu diesen Themenkomplexen führen zu einem detaillierten Verständnis der Erstarrung, begonnen vom Zustand der ungeordneten Schmelze über mögliche Entmischungsvorgänge, über die Bildung von Clustern und deren Ausbildung zu Kristallkeimen, deren Wachstum bis zur Entstehung der Kristall-Phasen und Mikrostrukturen mit ihren charakteristischen Werkstoffeigenschaften im Erstarrungsprodukt. Die systematische Untersuchung dieser physikalischen Vorgänge liefert die Voraussetzung, die Erstarrung technisch relevanter Legierungen unter Nutzung neuer theoretischer Ansätze und der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten der Computer-Simulationen zu beschreiben und damit den Werkstoff bereits vor der Erstarrung im Rechner für den Anwendungszweck maßzuschneidern (Virtual Materials Design).