Simulation des Werkstoffgefüges beim Umschmelzen

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... In der zurückliegenden Projektphase wurde ein Mikro- sowie eine Mesomodell entwickelt, die beide auf der Anwendung einer Formfunktion zur Beschreibung der Dendritenform im isothermen Schnitt quer zur Erstarrungsrichtung beruhen. Durch Implementierung eines numerischen Algorithmus mit diffuser Interfacebeschreibung kann das dendritische Wachstum innerhalb dieser Näherung beschrieben werden. Durch Kopplung an thermodynamische Datenbanken ist die Berücksichtigung umfangreicher und aktueller Meßdaten gewährleistet.Im beantragten Projektzeitraum soll dieses Modell wesentlich weiterentwickelt werden. ... Angewendet und kalibriert wird das weiterentwickelte Modell kontinuierlich anhand der im Projekt festgelegten Modellegierungen IN706, Waspaloy und IN617. ... Mit fortschreitender Entwicklung der Modelle folgen dann weitere Aspekte wie die Selektion des Dendritenabstandes, die Homogenisierung, interdentritische Strömungen, etc. Parallel dazu erfolgt die Simulation der anderen Modellegierungen.Die Ergebnisse der Simulation werden über umfangreiche Experimente mit den verschiedenen Legierungen unter variierten Bedingungen validiert. Durch metallographische Untersuchung gerichtet erstarrter Proben (optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie), EDX und quantitative Bildanalyse werden die Gefügeparameter bestimmt und mit der Simulation verglichen. Die Erstarrungsexperimente dienen gleichzeitig zur Herstellung gerichtet erstarrter Stauchproben für das Teilprojekt 2 im Paketantrag.Sowohl die experimentellen Gefügekenngrößen als auch die Simulationsergebnisse fließen in die Schmiedesimulation in Teilprojekt 2 ein. Zusammen mit den weiteren Teilprojekten soll schließlich eine durchgehende Beschreibung und Vorhersage der Eignung einer Legierung zur Anwendung in Dampfturbinen möglich werden. Dies soll zunächst in die Definition von drei optimierten Legierungsvarianten mit veränderter Zusammensetzung einfließen und schließlich zu einer konkreten Werkstoffempfehlung am Projektende führen.