Phasenfeldmodellierung der Erstarrung in mehrkomponentigen und mehrphasigen Legierungssystemen

Ziel der Forschungsvorhaben ist die Entwicklung eines Phasenfeldmodells zur Modellierung und numerischen Simulation von Phasenumwandlungen in mehr (-als zwei-)komponentigen, mehrphasigen Schmelzen unter Berücksichtigung diffusiver, konvektiver und elastischer Effekte. Das Phasenfeldmodell soll auf thermodynamisch konsistente Weise sukzessive konstruiert und der Zusammenhang zu klassischen Gesetzen in Sharp-Interface Grenzfall mathematisch analysiert werden. Der Einfluß der unterschiedlichen Felder wie Diffusion, Strömung und Elastizität läßt bei der asymtotischen Entwicklung hin zu scharfen Grenzflächen neue bzw. modifizierte Gesetzmäßigkeiten an Grenzflächen und Kontaktwinkelpunkten vieler Phasen erwarten. Im Anschluß an die Modellformulierung ist eine wesentlicher Bestandteil der geplanten Arbeiten die Anwendung des Phasenfeldmodells zur numerischen Simulation komplexer Mikrostrukturausbildungen und Erstarrungsstrukturen in mehr (-als zwei-)komponentigen, mehrphasigen Legierungssytemen. Hierzu müssen die einzelenen Feldgleichungen implentiert und gekoppelt gelöst werden. Zunächst ist vorgesehen, die Phasenumwandlungen und Diffusionsprozesse in mehrkomponentigen und mehrphasigen Systemen in 2D und in 3D numerisch zu simulieren. (Es folgen weitere fachspezifische Ausblicke).