Untersuchung zu Diffusion und Frühstadien der Phasenbildung an Grenzflächen zwischen ungleichartigen metallischen Werkstoffen

Seide, Annett GND

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Prozessen an Grenzflächen zwischen ungleichartigen metallischen Phasen. Dabei werden in einem ersten Schwerpunkt sowohl die Neubildung von Phasen als auch die Bewegung von Grenzflächen und die dadurch sichtbar werdende Phasenumwandlung experimentell erforscht. In einem zweiten Schwerpunkt wird ein neues numerisches Modell beschrieben, mit dessen Hilfe diffusionskontrollierte Phasenumwandlungen in multikomponentigen Systemen bestehend aus zahlreichen Schichten verschiedener Phasen beschreibbar sind. Das Modell nutzt einen impliziten Ansatz der Finite Differenzen Methode und eine Gitteranpassung an die Bewegung der enthaltenen Grenzflächen (Knotengenerierungsmethode); es wird dadurch besonders flexibel. Die Neubildung von Phasen wurde am Beispielsystem Cu-Zn mithilfe von Kurzzeit-Experimenten untersucht. Dabei wurden Wärmebehandlungen von teilweise nur drei Minuten unter Vakuum realisiert. Dies ermöglichte eine Untersuchung der Diffusionszone zu einem Zeitpunkt, zu dem die Bildung neuer Phasen gerade erst stattfindet. Dieser experimentelle Ansatz erlaubt es, die Keimbildung neuer Phasen auch auf treibende Kräfte hin zu untersuchen. Am Beispiel Cu-Zn wurden teilweise deutliche Übersättigungen in den Ausgangsphasen gemessen, deren Diskussion zeigt, dass die treibenden Kräfte für die Neubildung von Phasen verändert werden und eine bestimmte Phasenbildungsreihenfolge begünstigen. Es wird gezeigt, dass der experimentelle Ansatz eine Untersuchung der Bildung neuer Phasen über den bisherigen Wissensstand hinaus ermöglicht und der wichtige physikalische Prozess Keimbildung mit dieser neuen Herangehensweise besser untersucht und verstanden werden kann.

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Seide, Annett: Untersuchung zu Diffusion und Frühstadien der Phasenbildung an Grenzflächen zwischen ungleichartigen metallischen Werkstoffen. Jena 2016.

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