DLR - Institut für Materialphysik im Weltraum - Nicht-Gleichgewichts-Erstarrung

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Leitung

Prof. Dr. Dieter Herlach

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
in der Helmholtzgemeinschaft
Linder Höhe
51147 51147 Köln

Telefon:+49 2203 601-2332

Dendritisches Wachstum

Theorie & Modellierung

Grundlagenforschung

Thermodynamik von Nicht-Gleichgewichts-Phasenumwandlungen
Strukturbildung
Rasche Erstarrung
Computer-gestützte Modellierung (Phasenfeld Modellierung und 'two-phase mushy zone' Modelierung)

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Die Tropfen werden mit Hilfe elektromagnetischer Levitation behälterfrei prozessiert. Nach externer Auslösung der Erstarrung bei gewünschter Unterkühlung DT wachsen Dendriten vom Triggerpunkt mit konstanter Geschwindigkeit radial in die Schmelze hinein. An ihren Spitzen wird latente Wärme frei (Schmelzwärme).

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Dynamik in Schmelzen

Entmischung in Schmelzen

In monotektischen metallischen Systemen sind stabile Mischungslücken bekannt und vielfach untersucht. Metastabile Mischungslücken dagegen wurden bisher noch nicht systematisch erforscht.

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Partikeldynamik in Schmelzen

Die Wechselwirkung von Partikeln aber auch Gasblasen mit der Fest-Flüssig-Phasengrenze erstarrender Metalle ist eine grundsätzliche Fragestellung, die seit Mitte der 1960er Jahre Gegenstand der Materialforschung ist.

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Phasenselektion

Keimbildung & Wachstum

Eine Schmelze, die unter die Schmelztemperatur unterkühlt ist, besitzt einen Überschuss an freier Enthalpie, wodurch die Kristallisation von metastabilen Festkörpern möglich ist.

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Ordungsphänomene und Keimbildung

Nahordnung und Unterkühlbarkeit

Es gilt mittlerweile als gesichert, dass in Schmelzen von Edel- und Übergangsmetallen eine ikosaedrische bzw. eine dodekaedrische Nahordnung vorherrscht, die fünfzählige Symmetrie aufweist, die mit zunehmender Unterkühlung anwächst.

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Magnetische Ordnung in unterkühlten Schmelzen

Magnetische Ordnung war bisher nur in Festkörpern bekannt. Offen blieb dabei, ob dies eine grundsätzliche physikalische Ursache hat, oder ob nur 'zufällig' der Curie-Punkt immer unterhalb des Schmelzpunktes liegt.

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Modellsysteme

Kolloide als Modelle

In metallischen Systemen ist es schwierig, die Kristallkeimbildung in der unterkühlten Schmelze direkt zu beobachten. Daher ist es vom Experiment kaum möglich zwischen homogener und heterogener Keimbildung zu unterscheiden.

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Ehemaligen Mitarbeiter und Gastwissenschaftler