Experimentelle Untersuchung des Einflusses reaktiver Atmosphären auf die Oberflächenspannung metallischer Schmelzen an oszillierenden Einzeltropfen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Nils Ellendt
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456931739

Die Oberflächenspannung metallischer Schmelzen ist ein thermophysikalischer Stoffwert, der in einer Vielzahl von Prozessen mit metallischen Schmelzen maßgeblich für die Wahl der Prozessparameter ist. Sie wird durch die Zusammensetzung der Legierung und der Schmelzetemperatur beeinflusst. Dabei können bereits Legierungselemente im ppm-Bereich erheblichen Einfluss auf die Oberflächenspannung haben. Dies betrifft auch mögliche Kontaminationen, deren Einfluss weitgehend unbekannt ist, aber auch die Kontamination durch reaktive Gasatmosphären.Im Projekt soll die Oberflächenspannung metallischer Schmelzen anhand von Experimenten an frei fallenden, oszillierenden Metalltropfen in variablen inerten und reaktiven Gasatmosphären untersucht werden. Es wird ein Hochtemperatur-Einzeltropfengenerator verwendet, der die die Erzeugung vieler tausend oszillierender Einzeltropfen aus der identischen Metallschmelze erlaubt. An diesen Tropfen lässt sich die Oberflächenspannung unter Variation der Schmelzetemperatur und Gasatmosphäre innerhalb eines Experimentes bestimmen. Hierfür sind Tropfenbildungsmodi mit niedriger Tropfengeschwindigkeit zu identifizieren, um eine Wechselwirkung zwischen Tropfenoszillation und Tropfenumströmung gering zu halten. Solche Wechselwirkungen werden anhand einer Strömungssimulation untersucht, um Gültigkeitsgrenzen und Kompensationsstrategien zu ermitteln. Zielsysteme für die Ermittlung der Oberflächenspannung sind unter anderem Aluminium-Legierungen mit Eisenkontaminationen, Stähle mit Kupferkontaminationen sowie High-Entropy-Legierungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Nepal
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Eric A. Jägle
• Kooperationspartner: Dr. Devendra Adhikari