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Nicht-GleichgewichtsErstarrung
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Leitung
Prof.Dr.rer.nat.
Dieter Herlach
German Aerospace Center (DLR)
Linder Höhe
51147
Köln
Phone:
+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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Experimentelle Methoden
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
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