Phasenfeldmodellierung der Erstarrung in mehrkomponentigen und mehrphasigen Legierungssystemen

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Ein Ziel des Forschungsvorhabens für die abschließende Periode ist das Zusammenführen der einzelnen Modellerweiterungen zu einer universellen Formulierung eines Phasenfeldmodells, das den Einfluss von Konvektion, Elastizität, Anisotropie, thermischer und solutaler Diffusion in Mehrkomponenten- und Mehrphasensystemen beschreibt. Ein Schwerpunkt stellt die Bearbeitung der folgenden bereits laufenden oder geplanten Projekte mit Kooperationspartnern innerhalb des SPP 1120 dar (siehe Kapitel 3): ¿ Kopplung eines Elastizitätsmodells mit dem Multiphasenfeldmodell zur Untersuchung des gekoppelten Einflusses elastischer, thermischer und diffusiver Effekte, ¿ Modellierung und Simulation der primär-dendritischen und eutektischen Erstarrung im binären Ni-Zr System und Vergleich mit Experimenten und Sharp Interface Vorhersagen, Bestimmung von Mophologieübergängen, Wachstum unter schnellen Erstarrungsbedingungen, Betrachtung der ternären Ni-Zr-Al Legierung, ¿ Kooplung und Vergleich von Molekulardynamik- und Phasenfeldsimulationen der Wachstumsdynamik im Ni-Zr System, ¿ Vergleich der Wachstumsmorphololgien und -kinetiken aus Sharp Interface und Phasenfeldsimulationen, ¿ Simulation von experimentell beobachteten Wachstumsstrukturen: Fasern, Perlenschnüre und irreguläre Tropfenbildung in monotektischen AI-Legierungen, ¿ Nutzung experimenteller Daten als Eingabeparameter für die Phasenfeldsimulationen, ¿ Abschluß der Phasenfeldmodellierung der Primärphasenkristallisation im sechskomponentigen metallischen Glasbildnersystem ZrTiNbCuNiBe. Ein weiteres Ziel in der dritten Projektphase ist die Anwendung der Simulationsprogramme zur Beschreibung von Phasenumwandlungen und Strukturbildungsprozessen in binären und ternären eutektischen Legierungssystemen in 2D und 3D. Insbesondere sind dabei folgende Themen geplant: Stabilitätsanalyse verschiedener lamellarer, ternärer Stapelabfolgen, eutektische Wachstumsformen: Säulen, Lamellen, irreguläre Strukturen in 3D, Einfluss von Anisotropie auf eutektische Morphologien, Aufschmelzen eutektischer Strukturen und Formation eutektischer Kolonien (Zellen).