Atomistische Simulationen der druckinduzierten Phasenumwandlung in Eisenlegierungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Nina Merkert
• Fachliche Zuordnung: Computergestütztes Werkstoffdesign und Simulation von Werkstoffverhalten von atomistischer bis mikroskopischer Skala ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560322345

Materialien unter Hochdruckbedingungen verändern ihre Mikrostruktur, die elektrostatischen Wechselwirkungen und die chemische Bindung. Insbesondere die Hochdruckphase von Eisen wurde eingehend untersucht, da sie in vielen Bereichen von der Geophysik bis zu den Ingenieurswissenschaften allgegenwärtig ist. Bekanntermaßen zeigt Eisen bei etwa 13 GPa eine druckinduzierte Phasenumwandlung von der kubisch-raumzentrierten in die hexagonal dichtest gepackte Phase. Die Rolle der Zwischengitter- und Legierungselemente im druckinduzierten Umwandlungsprozess sowie der Einfluss des Magnetismus auf die Wechselwirkung zwischen Plastizität und Phasenumwandlung sind jedoch noch unklar. Insbesondere die Rolle von Wasserstoff bei der Umwandlung ist offen, obwohl die Umwandlung in wasserstoffbeladenen Proben von drastischen Änderungen des Einheitszellvolumens begleitet wird. Ein Ziel dieses Projekts ist es daher, die Auswirkungen der interstitiellen Elemente Wasserstoff und Kohlenstoff in Eisen durch Molekulardynamiksimulationen zu untersuchen, um wichtige morphologische Veränderungen wie die Wasserstoffversprödung zu erklären. Darüber hinaus werden wir die magnetische Struktur während der druckinduzierten Umwandlung in Fe mit Hilfe von magnetischen Potentialen und Spin-Lattice-Dynamics analysieren, die es ermöglichen, die Verformungs- und Umwandlungseigenschaften auf der Grundlage der magnetischen Struktur zu beschreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen