Anfangstransient bei der gerichteten Erstarrung

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Die Materialeigenschaften von Metalllegierungen, die nach dem Verfahren der gerichteten Erstarrung hergestellt werden, werden bereits maßgeblich durch die Gefügeentwicklung zu Beginn der Erstarrung festgelegt. Gerade in diesem transienten Bereich verändern sich alle relevanten Erstarrungsparameter wie Erstarrungsgeschwindigkeit, Temperaturgradient und Konzentrationsverteilung zeitabhängig und miteinander gekoppelt. Theoretische Beschreibungen basieren bisher nur auf eindimensionalen Modellen und schwach nichtlinearen Stabilitätsanalysen. Experimentelle Untersuchungen an transparenten Modelllegierungen erlauben keine genaue Bestimmung des Konzentrationsprofils; bei Experimenten mit Metalllegierungen kann bisher gerade die wichtige Größe Erstarrungsrate nur unzureichend ermittelt werden. Im Rahmen dieses Projekts wird - zusätzlich zu den anderen relevanten Erstarrungsparametern - mit Hilfe eines neu entwickelten Verfahrens auf Ultraschallbasis die reale Erstarrungsrate mit hoher Genauigkeit gemessen. Die vorgesehenen Experimente an Metalllegierungen liefern so eine vollständige, zeitabhängige Datenbasis zur Beschreibung des Anfangstransienten bei der gerichteten Erstarrung. Parallel dazu wird dieses transiente Verhalten numerisch simuliert. Dazu wird der Softwarecode MICRESS verwendet, der auf Phasenfeld-Methode basiert, sowie das numerische Modell nach Coriell et al.. Als Ergebnis wird erwartet, das Erstarrungsverhalten im Anfangstransienten orts- und zeitaufgelöst beschreiben zu können.