Erstarrungsgeschwindigkeit von Metallschmelzen



Die Geschwindigkeit, mit der Metallschmelzen beim Abkühlen erstarren, wird in der Anlage TEMPUS an elektromagnetisch frei schwebenden Tropfen des flüssigen Metalls unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit mit hoher Präzision gemessen. Auf der Erde sind Erstarrungsvorgänge durch schwerkraftbedingte Flüssigkeitsströmungen beeinflusst, die durch Temperatur- und Dichteunterschiede in der Schmelze angetrieben werden. Während des Parabelflugexperiments werden diese Strömungen unterdrückt, so dass das Wachstum des Festkörpers in der Schmelze nur durch die Diffusion von Atomen gesteuert wird.

Die aus solchen Experimenten gewonnenen Daten sind für ein grundlegendes Verständnis von Erstarrungsvorgängen notwendig und dienen zudem der computergestützten Simulation von Gieß- und Erstarrungsprozessen zur Herstellung von metallischen Werkstoffen. Der Entwurf und das Design von Produktionsketten vom Gießvorgang bis zum maßgeschneiderten Werkstück am Computer gewinnen in der technischen Anwendung zunehmend an Bedeutung. Die Effizienz solcher Simulationen hängt nicht nur von den Rechnerkapazitäten ab, sondern setzt auch detaillierte Kenntnisse der physikalischen Prozesse bei der Erstarrung von Metallschmelzen voraus. Die hier untersuchten Titan-Aluminium-Legierungen werden zur Entwicklung von leistungsfähigen Hochtemperaturwerkstoffen für eine Vielzahl von Anwendungen wie etwa Turbinenschaufeln verwendet.


Kontakt
Dr. Thomas Volkmann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Materialphysik im Weltraum

Tel: +49 2203 601-2794

E-Mail: Thomas.Volkmann@dlr.de
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