Strukturelle und chemische Atomkomplexität
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Strukturelle und chemische Atomkomplexität: Von Defekt-Phasendiagrammen zu Materialeigenschaften; Teilprojekt C06, Thermodynamisches Modellieren in Mg-Al-Ca
Motivation
In diesem Projekt wird eine völlig neue Calphad-Beschreibung der 3. Generation für das Mg-Al-Ca-System entwickelt, die alle wichtigen Phasen über den gesamten Konzentrationsbereich und von 0 K bis weit über Schmelztemperaturen beschreibt. Dies wird möglich sein, indem die Modellierung auf ab initio-Berechnungen basiert und indem neue Modelle für die Elemente verwendet werden, die derzeit unter der Schirmherrschaft der SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) entwickelt werden. Während das Wissen über das Phasendiagramm und die thermodynamischen Eigenschaften seiner (Bulk-)Phasen für die Entwicklung und Verarbeitung von Legierungen notwendig ist, werden viele ihrer Eigenschaften durch Defekte, insbesondere Korngrenzen, Phasengrenzflächen und Versetzungen, bestimmt. Die thermodynamischen Eigenschaften von Defekten und ihre Übergänge zwischen verschiedenen Zuständen (oder Phasen) sind jedoch viel weniger verstanden. Ein zentrales Thema innerhalb des SFB ist die Entwicklung von Defekt-Phasendiagrammen, d.h. die Untersuchung von Übergängen zwischen verschiedenen Defektphasen. In diesem Projekt werden thermodynamische Modelle für verschiedene Defektphasen entwickelt, mit deren Hilfe Gleichgewichte zwischen verschiedenen Phasen berechnet werden können, um Defektphasendiagramme zu erstellen. Zusätzlich wird ein Rahmenwerk für die Einbeziehung von zusammensetzungs- und temperaturabhängigen Kristalldimensionen (Gitterparameter und Winkel) und elastischen Konstanten entwickelt.
Zielsetzung
- Entwicklung einer genauen und vollständigen thermodynamischen Beschreibung des Mg-Al-Ca-Systems
- Beschreibungen von Kristallabmessungen und elastischen Eigenschaften
- Untersuchung von Fehlerphasendiagrammen
Projektinhalte
- Thermodynamische Modellierung des ternären Mg-Al-Ca-Systems und seiner binären Subsysteme unter Verwendung von Calphad-Modellen der 3.
- Modellierung von Kristallstrukturdaten (Gitterparameter, Molvolumina) als Funktion von Temperatur und Zusammensetzung
- Modellierung der elastischen Eigenschaften (Elastizitätskonstanten, Volumenmodul, Elastizitätsmodul, Schermodul) als Funktion der Temperatur und der Zusammensetzung
- Entwicklung von Konzepten und Modellen für Versetzungen, Korngrenzen und Phasengrenzflächen als Defektphasen
Projektpartner
IMM, AICES, MCh, IEHK, GfE, IBF, KKS, MPIE Düsseldorf, FAU Erlangen
Fördernummer: 409476157