SPP1296 - Subproject: Kinetics of heterogenous nucleation and growth (1st grant)

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Description

Untersuchungen zur heterogenen Nukleationskinetik haben oft unter der Voraussetzung unbekannter Nukleationskeime stattgefunden, welches die Aussagekraft der erzielten Ergebnisse hinsichtlich einer detaillierten Beschreibung der unterliegenden Mechanismen relativiert hat. Aus diesem Grund ist nur wenig bekannt hinsichtlich detaillierter Zusammenhänge, beispielsweise zwischen der Form aktiver Keimzentren oder der Morphologie der Grenzfläche und deren katalytischer Potenz. Um das Verständnis dieser Zusammenhänge zu vermehren führen wir Untersuchungen zur heterogenen Keimbildungskinetik an nativen Phasen vor. Dabei werden wir intrinsische Keimbildungszentren, d.h. kristalline Restanteile der Ausgangslegierung als heterogene Substrate verwenden. Einerseits gewährleistet diese Wahl, dass die katalytisch aktiven Zentren bekannt sind. Andererseits können Simulationen auf zweiatomige Wechselwirkungen beschränkt bleiben. Im Experiment führen wir systematische Variationen der intrinsischen heterogenen Phase (und somit der Kristallstruktur des heterogenen Keims), des relativen Volumenanteils des katalytischen Substrats und der Morphologie und besonders der Rauhigkeit der Grenzfläche zwischen Substrat und Schmelze durch. Die statistische Analyse wiederholter Erstarrungszyklen ergibt modellunabhängige Werte für die Keimbildungsrate welche mit den Ergebnissen atomistischer - und Phasenfeldsimulationen verglichen werden.