Thermodynamic evaluation of the Al-Si-Mg-Cu phase diagram, including molar volumes
Final Report Abstract
Im ersten Projektzeitraum haben sich die Arbeiten auf das binäre Mg-Si System und das ternäre Al-Mg-Si System konzentriert. Das Mg-Si System wurde komplett neu modelliert mit Einbezug von neuen experimentellen Daten aus der Gruppe von R. Schmid-Fetzer (TUC) und ab initio Daten aus der Gruppe von J. Neugebauer/T. Hickel (MPIE). Die Gibbs Energie der Mg2Si Phase konnte dabei mit hoher Genauigkeit beschrieben werden. Im System Al-Mg-Si konnten neue (Al) Solvus Daten aus der Gruppe vom M. Rettenmayr (FSU) ohne weitere Modellierung gut abgebildet werden. Messungen der Dichte von Al-Si Schmelzen aus der Gruppe von J. Brillo/I. Egry (DLR) konnten benutzt werden, um molare Volumina zu modellieren und das Al-Si Phasendiagramm bis zu einem Druck von 1 GPa zu berechnen. Für die Viskosität der Schmelze im Al-Cu System konnte zusammen mit der Gruppe von J. Brillo/I. Egry (DLR) ein neues thermodynamisch basiertes Modell entwickelt werden. Es konnte zusammen mit der Gruppe von R. Schmid-Fetzer (TUC) gezeigt werden, dass der (Zn)- und (Mg)-reiche Mischkristall als eine Phase HCP_A3 modelliert werden sollte, um Artefakte zu verhindern. Im zweiten Projektzeitraum haben sich die Arbeiten auf die Modellierung des binären Cu-Si Systems und ternären Al-Cu-Si Systems, sowie der quaternären Q Phase konzentriert. Mit Hilfe von experimentellen Daten aus der Gruppe von R. Schmid- Fetzer (TUC) konnten die beiden Systemen Cu-Si und Al-Cu-Si komplett neu modelliert werden. Das Cu-Si System konnte mit hoher Genauigkeit modelliert werden, das Al-Cu-Si System eher schematisch. Dabei konnte erstmals ein realistisches Modell des Al-Cu-Si Gesamtsystems präsentiert werden. Zusammen mit der Gruppe von J. Neugebauer/T. Hickel (MPIE) ist die quaternäre Q Phase in einem kombinierten ab initio-Calphad Verfahren mit einem Mehruntergittermodell modelliert worden. Für das Gesamtsystem Al-Si-Mg-Cu wurde eine neue thermodynamische Datenbank aufgebaut. Neben den oben erwähnten neu modellierten Systemen wurden auch Änderungen in den Systemen Cu-Mg und Cu-Mg-Si vorgenommen. Ausserdem wurden Neumodellierungen der Systeme Mg-Si und Al-Cu aus der Gruppe von R. Schmid-Fetzer (TUC) mit eingebaut.
Publications
- "Assessment of the binary Mg-Si phase diagram”, Calphad 37 (2012) 77–86
M. Schick, B. Hallstedt, A. Glensk, B. Grabowski, T. Hickel, J. Gröbner, M. Hampl, J. Neugebauer, R. Schmid-Fetzer
(See online at https://doi.org/10.1016/j.calphad.2012.02.001) - “Density and thermal expansion of liquid Al–Si alloys”, J. Mater. Sci. 47 (2012) 3706–12
J. Schmitz, B. Hallstedt, J. Brillo, I. Egry, M. Schick
(See online at https://doi.org/10.1007/s10853-011-6219-8) - “Is Zinc HCP_ZN or HCP_A3?”, Calphad, 37 (2012) 34-36
R. Schmid-Fetzer, B. Hallstedt
(See online at https://doi.org/10.1016/j.calphad.2012.01.006) - “Solvus composition paths in multicomponent alloys — Experimental approach and correlation with Calphad calculations for the example Al–Mg–Si“, Adv. Eng. Mater. 14 (2012) 319–23
H. Engelhardt, B. Hallstedt, M. Drüe, A. Löffler, M. Schick, M. Rettenmayr
(See online at https://doi.org/10.1002/adem.201100265) - “Viscosity of Al–Cu liquid alloys: Measurement and thermodynamic description”, J. Mater. Sci. 47 (2012) 8145–52
M. Schick, J. Brillo, I. Egry, B. Hallstedt
(See online at https://doi.org/10.1007/s10853-012-6710-x) - : “Calorimetric measurements and assessment of the binary Cu–Si and ternary Al–Cu–Si phase diagrams”, Calphad 53 (2016) 25–38
B. Hallstedt, J. Gröbner, M. Hampl, R. Schmid-Fetzer
(See online at https://doi.org/10.1016/j.calphad.2016.03.002)
