Thermodynamics with phase formation in Al-Si-X1-X2 liquid alloys with grain refining alloying additions

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Bei den technisch dominierenden Al-Si Gußlegierungen werden in der Praxis unterschiedliche Al-Ti-B und Al-P Vorlegierungen zur Kornfeinung zugesetzt. Trotz der großen Bedeutung der Kornfeinung für die Gefügeausbildung und damit die Qualität der Gußteile ist der Kornfeinungsmechanismus und insbesondere der Einfluß des Siliziums noch wenig verstanden. Globales Projektziel ist die Erforschung der Aspekte Thermodynamik, Phasenbildung und Konstitution bei der Kornfeinung und Erstarrung in den technisch wichtigen Systemen Al-Si-Ti-B und Al-Si-P sowie im alternativen System Al-Si-Ce. Relevante Materialparameter der mehrkomponentigen Schmelze und der Ausscheidungsphasen, wie Kristallisationswärme, spezifische Wärme, Umwandlungstemperaturen und Verteilungskoeffizienten, sollen experimentell bestimmt und konsistent thermodynamisch modelliert werden. Hierbei sind nach der Calphad-Methode auch die wechselseitigen stabilen und metastabilen Phasengleichgewichte einzubeziehen. Der lokale Erstarrungsgrad soll durch eine in-situ Methode mittels quantitativer DSC-Messung und Wärmeflußmodellierung bestimmt werden. Durch Verknüpfung und Vergleich der gewonnenen Daten mit Modellen zur Berechnung des Erstarrungsverlaufs sind Art und Reihenfolge der ausgeschiedenen Phasen, die Phasenanteile und Zusammensetzungen als Funktion der Temperatur für beliebige Legierungen obiger Systeme zu modellieren. Am Ende des Antragszeitraumes soll damit auch eine klare Aussage stehen zum Beitrag der Thermodynamik an den hier bei der Kornfeinung beobachteten Effekten wie Unterkühlung und Phasenbildung.