Molekulardynamik Modellierung atomarer Prozesse der Kristallisation metallener Legierungsschmelzen

• Antragsteller: Professor Dr. Helmar Teichler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5340896

Moderne Methoden der Computer-Modellierung komplexer Systeme sollen in diesem Projekt herangezogen werden, um für binäre und mehrkomponentige metallische Legierungssysteme die auf atomarer Ebene ablaufenden physikalischen Phänomene beim Kristallwachstum aus der Schmelze aufzuklären und die Ermittlung der notwendigen thermodynamischen Parameter aus atomistischen Modellierungen fördern. Dazu sind sowohl methodische Entwicklungen voranzutreiben, als auch spezielle Phänomene zu analysieren und quantitative Abschätzungen durchzuführen. Die methodischen Aspekte betreffen die Entwicklung von Analyseansätzen und Prozeßführungen der Molekulardynamik (MD) Simulationen, um die thermodynamischen Kenngrößen des Systems, wie Frei Enthalpie und chemische Potentiale als treibende Kräfte des Kristallwachstums, zu ermitteln. Bei den speziellen Phänomenen ist z.B. die Frage der Auswirkungen der reduzierten atomaren Dynamik vor der flüssig-kristallinen Grenzfläche bei tiefen Temperaturen, ggf. im Bereich eutektischer Bedingungen, zu nennen. Die quantitativen Abschätzungen beinhalten u.a. die Bestimmung von Grenzflächenenthalpien für ausgewählte Systeme sowie von Wachstumsgeschwindigkeiten speziellen Grenzflächen und die Charakterisierung von flüssig-kristallinen Grenzflächenstrukturen. Von uns gut erprobte Modelle liegen für NiZr, CoZr und ZrAlNi Legierungen vor. Im Zusammenhang mit den quantitativen Abschätzungen sollen auf der Grundlage unserer bisherigen Erfahrungen interatomare Wechselwirkungsmodelle als Eingangsdaten der MD Simulationen für weitere Systeme entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1120: Phasenumwandlungen in mehrkomponentigen Schmelzen