Multiskalensimulation zur Strukturoptimierung der Partikelverteilungen im Energiesystem Fe-Cu-Ni-Mn

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Kupferhaltige Stähle sind mit bis zu 1,5 gew.% Kupfer, 1,3% Nickel und 1,3% Mangan legiert. Durch diese Zulegierungen wird eine verbesserte Fließ-Spannung bei höheren Temperaturen erreicht. Durch eine feindisperse Ausscheidung von Kupfer, Nickel und Mangan aus dem übersättigten Mischkristall des (-Eisens wird eine thermische Alterung verursacht.Das Ziel dieses Projektvorhabens besteht in einer realistischen numerischen Abbildung von Cu-reichen Ausscheidungen im Hinblick auf eine Strukturoptimierung der Partikelverteilungen im Energiesystem Fe-Cu-Ni-Mn. Die Bildung und das Wachstum der Partikel soll mit atomistischen Monte-Carlo-Simulationen und mit kontinuumsmechanischen Phasenfeldsimulationen für verschiedene relevante Temperaturen und Konzentrationen der Legierungselemente Cu, Ni und Mn detailliert untersucht werden. Hiervon werden Ergebnisse zum Einfluss der Legierungselemente auf die Partikelbildung sowohl einzeln als auch in ihrer Zusammenwirkung erwartet. Die geplanten Simulationen liefern Aussagen über die zeitabhängige Radien- und Abstandsverteilungen der Partikel sowie über ihre jeweilige chemische Zusammensetzung. Die Simulationsergebnisse tragen dazu bei, die Werkstoffeigenschaften von kupfer-, nickel- und manganlegierten Stählen zukünftig zu verbessern.