Berlin 2008 – wissenschaftliches Programm

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MM: Fachverband Metall- und Materialphysik

MM 17: SYM Phase Transformations in Metallic Melts VI

MM 17.6: Vortrag

Dienstag, 26. Februar 2008, 12:45–13:00, H 1058

Stationäre und instationäre Morphologieentwicklung bei gerichteter Erstarrung ternär-eutektischer Legierungen — •Bernd Böttger, Victor Witusiewicz, Markus Apel, Ulrike Hecht und Stephan Rex — access, Aachen, Germany

In diesem Beitrag werden Ergebnisse zu Erstarrungsexperimenten, zum thermodynamischen Assessment sowie zur Phasenfeld-Simulation in ternär-eutektischen Legierungssystemen vorgestellt. In einem ersten Schritt wurde die vollständige thermodynamische Beschreibung der Systeme Ag-Cu-Zn und Bi-In-Sn erarbeitet, für die nur bruchstückhafte Informationen vorlagen. Hierfür wurden Experimente durchgeführt. Diese Daten stehen somit als CalPhaD-Datenbanken zur direkten Ankopplung an die Simulation zur Verfügung.

Experimente zur gerichteten Erstarrung wurden sowohl in der klassischen Bridgman-Technik als auch als pseudo-2D-Experimente in dünnen Glaskapillaren durchgeführt. Für letztere Technik wurde eigens ein Mikro-Bridgman-Aufbau entwickelt, der eine in-situ-Beobachtung der Gefügebildung erlaubt. Dadurch wurden insbesondere die Durchführung transienter Experimente und die Beobachtung instationärer Mikrostukturen im Legierungssystem In-Bi-Sn möglich.

Die Anwendung der Phasenfeldmethode zur Gefügesimulation führte zu einem neuen Verständnis der stationären und instationären Erstarrungsprozesse in 2D und 3D. Für In-Bi-Sn konnte ein quantitativer Vergleich mit pseudo-2D-Experimenten durchgeführt werden, der auch die indirekte Bestimmung von Diffusionskoeffizienten und Grenzflächenenergien ermöglichte.