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Large-scale phase-field simulations of ternary eutectic microstructure evolution

Steinmetz, Philipp und Hötzer, Johannes und Kellner, Michael und Dennstedt, Anne und Nestler, Britta (2016) Large-scale phase-field simulations of ternary eutectic microstructure evolution. Computational Materials Science, 117, Seiten 205-214. Elsevier. doi: 10.1016/j.commatsci.2016.02.001. ISSN 0927-0256.

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Kurzfassung

The microstructure evolution of ternary eutectic alloys is subject of current research for multicomponent alloys, due to the large variety of patterns and their widely adjustable properties. In experiments, contact zones between the different aligned patterns are commonly observed. However, their formation and influence on the microstructure evolution was not yet investigated. To study 3D patterns and the integrated contact zones, large-scale phase-field simulations of an idealized system are conducted, enabling the quantification of the rod shapes. First, the lamellar spacing with the minimum undercooling lambda_JH from the Jackson–Hunt approach is numerically determined. Then, the domain size and initial filling are systematically varied, to analyze the influence of these two quantities on the pattern formation and to determine the required computational domain size for statistical volume elements (SVE). The statistical measures indicate a minimum size of 400 x 400 voxel cells, equivalent to 4.3lambda_JH x 4.3lambda_JH , parallel to the solidification front and the necessity of large scale simulations to resolve SVEs. Different stable patterns, beside the hexagonal structures, are found, depending on the domain size, the initial filling and the undercooling of these patterns. In large-scale simulations, the formation and evolution of contact zones is observed, which are reported from experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/104973/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Large-scale phase-field simulations of ternary eutectic microstructure evolution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Steinmetz, PhilippInstitute for Applied Materials - Computational Materials Science (IAM-CMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hötzer, JohannesInstitute for Applied Materials - Computational Materials Science (IAM-CMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kellner, MichaelInstitute for Applied Materials - Computational Materials Science (IAM-CMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dennstedt, AnneAnne.Dennstedt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nestler, BrittaInstitute for Applied Materials - Computational Materials Science (IAM-CMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Computational Materials Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:117
DOI:10.1016/j.commatsci.2016.02.001
Seitenbereich:Seiten 205-214
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-0256
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solidification microstructure; Three-dimensional; Large-scale; Ternary eutectic alloys; Pattern selection
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien, R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Kargl, Dr Florian
Hinterlegt am:04 Jul 2016 07:05
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:24

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