Nichtgleichgewichtserstarrung

Rascherstarrung und die damit üblicherweise verbundene stärkere Unterkühlung der prozssierten System spielt eine wichtige Rolle bei modernen Herstellungsverfahren wie der additiven Fertigung. Bei der Rückgewinnung kritischer Elemente über pyrometallurgische Verfahren sind kostengünstige schnelle Verfahren zur Bestimmung der prozessparameterabhängig entstehenden Phasen und Prozessrouten für die Anreicherung der kritischen Elemente in diesen Phasen essentiell. Gleichgewichtsphasendiagramme stellen in diesem Zusammenhang eine erste jedoch vielfach nur unzureichende Beschreibung der prozessierten Legierungssysteme dar. So werden z. B. metastabile Zustände üblicherweise nicht erfasst. Um Erstarrungsphänomene in unterkühlten und rasch erstarrten Schmelzen zugänglich zu machen, steht am Institut die nahezu komplette Bandbreite tiegelfreier ProbenProzessierverfahren, wie die elektromagnetische , die elektrostatische und die aerodynamische Levitation , am Boden und in Schwerelosigkeit zur Verfügung bzw. sind mit der akustischen Levitation im Aufbau. Sehr hohe Abkühlraten werden in Kombination mit Levitation durch Splat-Quench Verfahren sowie durch Verdüsung im institutseigenen Fallrohr erreicht. Mittels Hochgeschwindigkeitskameras können Erstarrungsprozesse an der Probenoberfläche und bei Oxiden teilweise auch im Volumen beobachtet werden. Die Phasenbildung wird mittels Röntgendiffraktion am Synchrotron auf einer Sekunden- bis Sub-sekundenskala aufgelöst. In Kombination mit elektronenmikroskopischen Analyseverfahren wird ein tiefgreifendes Verständnis der Mikrostrukturbildung und -entwicklung erreicht. Die Levitations- und daran gekoppelten Analyseverfahren werden kontinuierlich weiterentwickelt.