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Am Dienstag, den 29. März 2011, war es soweit: Um 6.01 Uhr startete die Forschungsrakete TEXUS 49 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom schwedischen Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna.



Am Dienstag, den 29. März 2011 war es soweit: Um 6:01 Uhr startete die Forschungsrakete TEXUS 49 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom schwedischen Raumfahrtzentrum Esrange in Kiruna. An Bord befand sich die Elektromagnetische Levitationsanlage TEMPUS und in ihr 2 Proben des Instituts für Materialphysik im Weltraum. Während der sechsminütigen Phase der Schwerelosigkeit herrschen ideale Bedingungen zur Untersuchung metallischer Schmelzen und ihrer Erstarrung - weitgehend ohne den störenden Einfluss konvektiver Flüssigkeitsströmung.

Im ersten Experiment wurde die Wechselwirkung einer dendritischen Erstarrungsfront mit Fremdpartikeln untersucht. Dazu wurde die metallische Legierung Ni98Ta2 mit Ta2O5 Keramikpartikeln aufgeschmolzen, unterkühlt und behälterlos in reduzierter Schwerkraft erstarrt. Die Ausbreitung der Erstarrungsfront wurde in-situ mit einer HS Kamera aufgezeichnet. Die entstandene Mikrostruktur wird post mortem mittels Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Besonderes Augenmerk  gilt der Frage, ob die Erstarrungsfront die Partikel vor sich her geschoben hat oder ob die Partikel homogen im Festkörper während der raschen Erstarrung der Schmelze eingebaut wurden. Die gewonnenen Ergebnisse können zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften von Hochtemperaturmaterialien genutzt werden.

Das zweite Experiment diente der Untersuchung der Wachstumskinetik einer Al68.5Ni31.5 Legierung. Experimente in der TEXUS 44 EML-2 Mission und vergleichende Experimente auf der Erde lassen vermuten, dass ein anomales Wachstumsverhalten unter terrestrischen Bedingungen durch konvektionsgetriebene Phänomene verursacht ist. In 240 Sekunden wurden 7 Erstarrungszyklen in Schwerelosigkeit erfolgreich durchgeführt. In jedem Zyklus wurde die Probe aufgeschmolzen, unterkühlt und erstarrt. Die bei der Erstarrung freiwerdende Schmelzwärme führt zu einer lokalen Temperaturerhöhung an der Erstarrungsfront. Die zeitliche Verfolgung der Erstarrungsfront während dieser als Rekaleszens bezeichneten Experimentphase mit einer HS Kamera liefert Daten der Erstarrungsgeschwindigkeit. Da die Erstarrungsereignisse bei unterschiedlichen Unterkühlungen auftraten, kann hieraus ein Daigramm der dendritischen Erstarrungsgeschwindigkeit als Funktion der Unterkühlung gewonnen werden. Diese aus dem TEXUS Experiment in reduzierter Schwerkraft erhaltenen Daten werden mit Ergebnissen von terrestrischen Experimenten in einer elektromagnetischen Levitationsanlage verglichen, die anomalen Abfall der Wachstumsgeschwindigkeit mit zunehmender Unterkühlungstemperatur zeigten, der bisher unverstanden ist. Da die dendritsche Wachstumskinetik die Mikrostruktur des Werkstoffs formt, und die Mikrostruktur die Eigenschaften des Werkstoffs bestimmt, sind solche Untersuchungen für das computergestützte Design von Materialien von großer Bedeutung.

                                                                                          


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