Kinetik der Erstarrung von Metallschmelzen



Die computergestützte Simulation von Gieß- und Erstarrungsprozessen zur Herstellung von metallischen Werkstoffen gewinnt in der technischen Anwendung zunehmend an Bedeutung. Die Effizienz solcher Simulationen setzt vor allem ein detailliertes Verständnis der physikalischen Prozesse bei der Erstarrung von Metallschmelzen voraus. In der Anlage TEMPUS wird an frei schwebenden Metalltropfen die Geschwindigkeit, mit der das flüssige  Metall erstarrt, 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. Durch den Vergleich der experimentellen Daten mit berechneten Erstarrungsgeschwindigkeiten werden physikalische Modelle zum Kristallwachstum in unterkühlten Metallschmelzen getestet.

Die Parabelflugexperimente konzentrieren sich auf reine Nickel-Schmelzen und auf  Eisen-Kohlenstoff-Mangan-Legierungen, die zur Entwicklung von Stählen verwendet werden.


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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