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Phasenumwandlungen in Temperatur- und Konzentrationsgradienten
Habilitationsvorstellungsvortrag
Das Gefüge kristalliner Werkstoffe besteht aus Art, Anteilen und Morphologien von Phasen, es bestimmt die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines Materials maßgeblich. Metallische Legierungen völlig unterschiedlicher Zusammensetzung können sich ähnlich verhalten, wenn sich ihr Gefüge gleicht. Ein Beispiel dafür sind Ni-, Co- und Pt-Legierungen mit kuboiden Ausscheidungen. Generell gilt, dass Materialeigenschaften optimal eingestellt werden können, wenn die Entstehung der Phasen bei Phasenumwandlungen sowie deren Morphologien bekannt und kontrollierbar sind.
Phasenumwandlung treten in der Regel durch eine Änderung der Zustandsgrößen Temperatur, Druck oder Konzentration auf. Häufig werden genau definierte thermodynamische Zustände (und deren Übergänge ineinander) untersucht, man vermeidet das simultane Vorliegen verschiedener Zustände. In Temperatur- und Konzentrationsgradienten lassen sich verschiedene Zustände aber definiert in einer Probe gleichzeitig einstellen und analysieren. So ist es beispielsweise möglich, den Prozess des Schmelzens anhand der Gefüge von im Temperaturgradient partiell geschmolzenen Legierungen mithilfe der Ortsauflösung (anstelle der Zeitauflösung) nachzuvollziehen.
Im Vortrag wird gezeigt, wie sich Ungleichgewichtsgefüge mithilfe von Temperaturgradienten gezielt einstellen lassen und charakterisiert werden. Durch die Kombination von Experimenten mit Simulationsrechnungen und/oder thermodynamischen Gleichgewichtsberechnungen eröffnen sich neue Zugänge zu äußerst schwierig zugänglichen Größen wie z.B. zeitaufgelöste Keimbildungsraten oder fest/flüssig Grenzflächenenergien.
Im Vortrag wird weiterhin dargelegt, wie über Konzentrationsgradienten in Festkörpern der Übergang von diffusionskontrollierten zu diffusionslosen Phasenumwandlung experimentell charakterisiert werden kann. Es wird gezeigt, dass sich in mehrkomponentigen Systemen die Kinetik der Umwandlung gezielt beeinflussen lässt und es gelingt, den energetischen Beitrag von Grenzflächen zu identifizieren.
Der Vortrag wird zusätzlich online übertragen. Der Livestream des MMZ kann öffentlich und frei zugänglich unter folgender Adresse angeschaut werden:
http://online.mmz.uni-jena.de/
