Evolution of Concentration Distribution and Microstructure During Melting/Resolidification Processes

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Lokal auftretendes Rückschmelzen wird in Erstarrungssimulation in der Regel wie der Umkehrprozess des Erstarren behandelt, d.h. es wird Symmetrie von Schmelzen und Erstarren angenommen. Damit werden grundlegende Aspekte des Schmelzens falsch wiedergegeben. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Asymmetrie von Schmelzen und Erstarren genauer zu untersuchen und die Thermodynamik und Kinetik des Schmelzens besser zu verstehen. Dazu werden Proben aus Al-Legierungen mit unterschiedlichen Gefügen und verschiedener Ausgangszusammensetzung in einem steilen Temperaturgradienten aufgeschmolzen und die Bildung eines Konzentrationsgradienten sowie die Veränderung des Gefüges bei der anschließenden Wiedererstarrung im Temperaturgradienten untersucht. Mehrere Mechanismen sind denkbar, durch die beim Schmelzen eine lokale Überhitzung des Festkörpers vermieden wird. Der zutreffende Mechanismus soll über die Kinetik des Abbaus von Übersättigungen identifiziert werden. Es wird erwartet, daß lokales Umschmelzen eine wesentliche Rolle spielt. Dies wird bezüglich treibenden Kräften und Kinetik so charakterisiert, daß Rückschmelzen im Rahmen von Erstarrungssimulationen adäquat beschrieben werden kann. Damit soll eine grundlegende Wissenslücke bei fest/flüssig-Phasenumwandlungen geschlossen und eine bessere Anpassung von Simulation technischer Erstarrungsprozesse an die Realität ermöglicht werden.