Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M VI: HV VI

M VI.1: Hauptvortrag

Freitag, 15. März 2002, 10:15–10:45, H16

Phasenfeldmodellierung der Mikrostrukturausbildung in metallischen Legierungen — •Britta Nestler¹, Adam A. Wheeler² und Harald Garke³ — ¹Giesserei-Institut, RWTH Aachen, 52056 Aachen — ²Department of Mathematical Studies, University of Southampton, UK — ³Institut für Angewandte Mathematik, Universität Bonn, Wegelerstr. 6, 53115 Bonn

Mikrostruktursimulationen liefern neben Experimenten an transparenten organischen Modellsubstanzen entscheidende Aufschlüsse über die Entstehung der Gefügestrukturen in metallischen Legierungen und über die dynamische Entwicklung der Phasengrenzen während. Für die Behandlung komplexer Oberflächengeometrien und Wachstumsmorphologien hat die Phasenfeldmethode in den letzten Jahren eine numerische Simulation vieler, experimenteller Mikrostrukturen ermöglicht. In diesem Beitrag wird eine Übersicht über die Anwendungsmöglichkeiten verschiedener Phasenfeldmodelle gegeben. Insbesondere wird ein neu entwickeltes Phasenfeldmodell für eine allgemeine Klasse von mehrkomponentigen und mehrphasigen Legierungen vorgestellt, das sowohl die Phasenübergänge und Diffusionsprozesse als auch die Ausbildung polykristalliner Kornstrukturen beschreibt. Simulationen zeigen die Anwendbarkeit des Modells zur Beschreibung eutektischer, peritektischer und monotektischer Erstarrung. Außerdem werden Wachstumsphänomene wie Benetzung, Reifung, Kornwachstum, Symmetrieeigenschaften benachbarter Tripelpunkte in dünnen Al-Filmen und Stabilitätskriterien von Multipelpunkten numerisch berechnet. Derzeit wird das vorgestellte Phasenfeldmodell weiterentwickelt, um Wachstumsstrukturen mit Multiskalencharakter, Morphologieübergänge, den Einfluß von Konvektion und Elastizität zu untersuchen.