Coupled growth of the invariant eutectic in a ternary alloy

• Applicant: Dr. Stephan Rex
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2001 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5341156

In diesem Projekt wird das gekoppelte eutektische Wachstum einer ternären Legierung am invarianten eutektischen Punkt mit experimentellen sowie numerischen Methoden untersucht. Ziel ist es, ein physikalisches Modell der Musterbildung bei dem gekoppelten Wachstum dreier fester Phasen aus der ternären eutektischen Schmelze zu entwickeln: Das gekoppelte Wachstum erfolgt im wechselseitigen Austausch der gesteigerten Legierungselemente zwischen den drei Phasen durch Querdiffusion in der Schmelze. Dieser solutalen Kopplung entspricht auf topographischer Ebene eine bestimmte räumliche Anordnung der drei Phasen. Während für binäre Legierungen die theoretische Beschreibung dieser Musterbildung weitestgehend vorliegt, sind für ternäre Legierungen bisher kaum systematische Untersuchungen bekannt. Der Grund dafür liegt nicht zuletzt in der dreidimensionalen Musterbildung. Experimentell wird die gerichtete Erstarrung einer ternäreutektischen Cu-Ag-Zn Legierung im Bridgeman-Verfahren unter Variation der Erstarrungsparameter angewendet. Die erstarrten und abgeschreckten Proben werden hinsichtlich der Merkmale des Erstarrungsmusters sowie der Solutalverteilung in der Schmelze ausgewertet und ursächlich mit den Erstarrungsparametern korreliert. Mit Hilfe numerischer Gefügesimulation werden äquivalente, virtuelle Experimente durchgeführt, um experimentell nicht bzw. schwer zugängliche Parameter zu ermitteln. Die dazu eingesetzte, im Hause entwickelte Software MICRESS beruht auf der Phasenfeldmethode und ist für die Gefügesimulation mehrkomponentiger, mehrphasiger Legierungen in 3-D ausgelegt. Der Simulation kommt im Rahmen dieses Projektes die Rolle einer in-situ Messtechnik zu.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1120: Phase Transformations in Multi-Component Melts