Struktur- und Phasenbildung unter Berücksichtigung der Hydrodynamik bei der Erstarrung von Nd-Fe-B-Schmelzen

• Antragstellerin: Dr. Regina Hermann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5342351

Das Ziel des Vorhabens ist, Kenntnis über den Einfluss der Hydrodynamik in der Schmelze auf die Phasen- und Strukturbildung im Erstarrungsprozess zu erlangen. Darüber hinaus soll eine gezielte Beeinflussung von Schmelzkonvektionsmoden (Marangoni-Konvektion, elektromagetisch getriebene Konvektion, Auftriebskonvektion) durch geeigente Magnetfelder vorgenommen werden, um die Bildung unerwünschter Phasen wie alpha-Fe bei der Erstarrung nahe dem Gleichgewicht zu unterdrücken sowie das Kornwachstum und die Volumenanteile beteiligter Phasen zu steuern. Die Untersuchungen werden am technisch relevanten Legierungssystem Nd-Fe-B im stöchiometrischen und Nd-reichen Zusammensetzungsbereich ausgeführt. Mit Hilfe der elektromagnetischen Levitation, die die in situ-Messung der Erstarrungskinetik erlaubt, werden Schmelzrotationen und Turbulenzerscheinungen simuliert und deren Einfluss auf das Gefüge untersucht. Eine Floating-Zone Kristallzüchtungsanlage mit einem variabel zuschaltbaren innovativen Magnetsystem wird genutzt, um die gezielte Verstärkung oder Unterdrückung von Konvektionsmoden vorzunehmen. Die Schmelzkonvektion und die Strömungsmuster werden mittels numerischer Simulation berechnet. Die Morphologie des Erstarrungsgefüges wird bestimmt und aus Messungen magnetischer Größen werden Aussagen über den Zusammenhang von Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften getroffen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1120: Phasenumwandlungen in mehrkomponentigen Schmelzen
• Beteiligte Person: Dr. Gunter Gerbeth