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Untersuchung von Erstarrungsprozessen, Erstarrungsverhalten und Struktur von Schmelzen

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

Berechnungen von Phasenfeldmodellierung der Erstarrung eines reinen Systems aus dem Zustand der unterkühlten Schmelze. Das morphologisches Spektrum der Dendritenstruktur ergibt sich aus der Erhöhung der Unterkühlung DT in der Schmelze, definiert über T_Q, der dimensionslosen Temperatur der adiabatischen Erstarrung, als Verhältnis von latenter Erstarrungswärme und Wärmekapazität:

(a) DT = 0.15TQ (b) DT = 0.25TQ (c) DT = 0.50TQ (d) DT = 0.75TQ (e) DT = 0.85TQ (f) DT = 1.0TQ

Computerberechnungen basieren auf finiter Anisotropie der Grenzflächenenergie und -kinetik. Die Simulationen wurden mit einer Rastergröße von 450x450x450 berechnet.

Angewandte Forschung

• Nicht-Gleichgewichtserstarrung an levitierten Tropfen
• Relaxationsprozesse in Flüssigkeiten
• Strukturbildung beim Wiedererstarren während/nach Laser-Härtung von Oberflächen
• Kristallstruktur beim Quenchen von Flüssigkeiten während Melt-spinning
• Kristallstrukturbildung in Legierungen während Hartlötens

Literatur:

P.K. Galenko , O. Funke , J. Wang, D.M. Herlach
Kinetics of Dendritic Growth under the Influence of Convective Flow in Solidification of Undercooled Droplets
Materials Science and Engineering. A, 375-377, (2004), 488-492

P.K. Galenko
Rapid Advancing of the Solid–liquid Interface in Undercooled Alloys
Materials Science and Engineering. A, 375-377, (2004), 493-497

P.K. Galenko, D.A. Danilov
Linear Morphological Stability Analysis of the Solid-liquid Interface in Rapid Solidification of a Binary System
Phys. Rev. E, 69, (2004), 051608

D.M. Herlach, O. Funke, G. Phanikumar, P. Galenko
Free Dendrite Growth in Undercooled Melts: Experiments and Modeling
Solidification Processes and Microstructures - A symposium in Honor of Wilfried Kurz, (Hrsg,.: M. Rappaz, C. Beckermann, R. Trivedi), TMS, (2004), 277-288