Thermodynamik und Interdiffusion an Grenzflächen mit Potentialsprüngen: Teil II

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Rettenmayr (†); Professor Dr. Ingo Steinbach
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 166218519

Grenzschichten in festen oder flüssigen Materialien stellen immer einen Ort erhöhter chemischer oder struktureller Unordnung dar. Insbesondere gilt dies, wenn die Grenzfläche durch den plötzlichen Kontakt zweier unterschiedlicher Materialien neu gebildet wird, oder bei schneller Phasenumwandlung. Im ersten Teil des Projektes wurden zwei unterschiedliche Modelle zur Beschreibung von Grenzflächen mit Potentialsprüngen erarbeitet. Als wesentliches Resultat wurde das sogenannte Phasenfeld Modell mit endlicher Grenzflächendissipation etabliert und mit dem Partnermodell kalibriert. Es soll nun auf der mesoskopischen Skala für die Untersuchung offener Fragen der unvollständigen Umverteilung bei schneller dendritischer Erstarrung aus der unterkühlten Schmelze eingesetzt werden. Als Schlüsselfrage stellt sich die Inversion der Entwicklung des Dendritenradius mit zunehmender Unterkühlung im Übergangsbereich zu partitionsloser Erstarrung. Diese Inversion führt zu einer Zunahme des Radius mit zunehmender Unterkühlung, nach anfänglicher Abnahme im diffusionskontrollierten Bereich. Entsprechend experimenteller Ergebnisse nimmt in diesem Regime die Erstarrungsgeschwindigkeit nur geringfügig zu, d.h. es fehlt in entsprechend etablierten Theorien der Grund für reduzierte Partition. Es gilt dieses scheinbar widersprüchliche Verhalten aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen