Pattern formation during diffusional transformations in the presence of triple junctions and lattice strain: Green's function methods

Hüter, Claas; Müller-Krumbhaar, Heiner

doi:30499

Pattern formation during diffusional transformations in the presence of triple junctions and lattice strain: Green's function methods = Strukturbildung in diffusionsbegrenzten Phasentransformationen unter Einfluss von Oberflächentripelpunkten und Gitterverzerrungen : Greensche Funktionsmethoden

Hüter, Claas (Author)

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Claas Hüter

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

Umfang132 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Müller-Krumbhaar, Heiner (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-07-08

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-33846
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63730/files/3384.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Kristallwachstum (Genormte SW) ; Stefan-Problem (Genormte SW) ; Randintegral (Genormte SW) ; Dendrit (Genormte SW) ; Phasenumwandlung (Genormte SW) ; Physik (frei) ; dendritic growth (frei) ; Green's function method (frei) ; diffusional growth (frei) ; crystal growth (frei) ; moving boundary problem (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530
rvk: UG 3800

Kurzfassung
Bei Fest-Fest-Phasentransformationen ist die Rolle elastischer Spannungen von offensichtlichem Interesse. Aufgrund der strukturellen Unterschiede der Phasen kommt es zu Gitterverzerrungen, welche elastische Spannungen bedingen. Im Falle thermisch diffusiver Transformationen vereinfacht die Darstellung in geschlossener Form das Studium der essentiellen Aspekte der Transformation. Im Besonderen bemerken wir neben der fundamentalen Rolle verschiedener Typen strukturbedingter Spannungen bei der Selektion asymptotisch dominanter Moden an sich auch den entscheidenden Einfluss der relativen Orientierung von Wachstumsrichtung und strukturellen Verzerrungen. Die gefundenen Strukturen zeigen deutlich schnellere Transformationsgeschwindigkeiten im Vergleich zum klassischen dendritischen Wachstum. In eutektoiden Transformationen kann bei entsprechenden Keimen ein isolierter Bidendrit wachsen. Das Wachstumsverhalten dieser Struktur ist bei geringer Unterkühlung der Mutterphase dominant gegenüber dem klassisch dendritischen Wachstum. Monotektische Transformationen aus entmischter flüssiger Phase zeigen asymmetrisches dendritisches Wachstum der festen Phase entlang der Flüssig-Flüssig Phasengrenze. Neben der dendritschen Selektion der Wachstumsgeschwindigkeit und der Krümmungsradien wird auch die Rotation der Dendritenspitze und die asymptotische laterale Verschiebung der Flüssig-Flüssig Phasengrenze determiniert.

Obviously, the effect of elastic stresses in solid-solid transitions is of particular interest. Due to the structural differences of the phases, lattice strains appear, which lead to elastic stresses. The representation of the coupled elastic-thermal diffusional problem in closed form enables the investigation of the transitions essential physics. Speci?cally, the distinct elastic stresses induce selection of steady-state solutions where the relative orientation of growth direction and lattice strains proves to be of crucial importance. The obtained solutions show that elasticity-induced dendritic selection leads to higher transition velocities than classical dendritic growth. In eutectoid transitions, twinned isolated dendrites can appear when the initial seed includes both emerging solid phases. At low undercooling of the mother phase, the growth velocity of this pattern is higher than the velocities known from classical dendritic growth. In the case of monotectic transformations, we study the growth of an asymmetric solid dendrite along the liquid-liquid interface of the decomposed liquid phase. Apart from the dendritic selection of the transition velocity and the radii of curvature, the rotation of the triple junction and the asymptotic lateral shift of the liquid-liquid interface are calculated.

Fulltext:
PDF