Stochastischer Ansatz zur heterogenen Kristallkeimbildung in Silicatgläsern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Joachim Deubener
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329439308

Ziel des Projekts ist es, aus dem Zeitmittel einzelner Keimbildungsereignisse unter dynamischen und isothermen Bedingungen ein tieferes Verständnis der heterogenen Keimbildung in Silicatgläsern zu erlangen. Dabei werden mittlere Verzögerungszeiten, Keimbildungsraten und die Wirksamkeit von Keimbildungsstellen untersucht. Insbesondere werden kalorimetrische Versuche an einzelnen Glasvolumina mit mehrmaligen Kühl-Heiz-Zyklen ausgeführt, die oberhalb der Liquidustemperatur starten und enden. Als Folge der stochastischen Natur der Keimbildung werden diese Zyklen in jedem Versuch ca. 300 mal wiederholt. Um Rückschlüsse auf die Art aktiver Keimbildungsstellen zu treffen, werden deren Anzahl und geometrischen Verhältnisse sowie die Art des Kontaktmaterials in verschiedenen Versuchsreihen systematisch verändert. Zudem sollen numerische Berechnungen durchgeführt und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen werden. Diese sollen zu einen die theoretische Beschreibung der heterogenen Keimbildungsmechanismen verbessern und zum anderen zu einer zuverlässigen Voraussage der Kristallisationskinetik führen. Für die Praxis sollen die experimentellen Daten helfen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder für isotherme Auslagerung (TTT) und kontinuierliches Kühlen (CCT) mit statistischer Sicherheit im Gegensatz zu Einfachkühlungen bereitzustellen. Diese Darstellungen der Kristallisationskinetik, aus denen kritische Kühlraten ermittelt werden, sind für die Herstellung von Glaskeramiken in der industriellen Praxis besonders relevant, da die heterogene Keimbildung der bestimmende Mechanismus für eine kontrollierte Kristallisation ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Kalorimeter (DSC)
• Gerätegruppe: 8640 Kalorimeter und Heizwertschreiber (außer 865, 866)