Evolution of microstructure and phase during solidification of Nd-Fe-B melts and its modification by hydrodynamic effects

• Applicant: Dr. Regina Hermann
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2001 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5342351

Das Ziel des Vorhabens ist, Kenntnis über den Einfluss der Hydrodynamik in der Schmelze auf die Phasen- und Strukturbildung im Erstarrungsprozess zu erlangen. Darüber hinaus soll eine gezielte Beeinflussung von Schmelzkonvektionsmoden (Marangoni-Konvektion, elektromagetisch getriebene Konvektion, Auftriebskonvektion) durch geeigente Magnetfelder vorgenommen werden, um die Bildung unerwünschter Phasen wie alpha-Fe bei der Erstarrung nahe dem Gleichgewicht zu unterdrücken sowie das Kornwachstum und die Volumenanteile beteiligter Phasen zu steuern. Die Untersuchungen werden am technisch relevanten Legierungssystem Nd-Fe-B im stöchiometrischen und Nd-reichen Zusammensetzungsbereich ausgeführt. Mit Hilfe der elektromagnetischen Levitation, die die in situ-Messung der Erstarrungskinetik erlaubt, werden Schmelzrotationen und Turbulenzerscheinungen simuliert und deren Einfluss auf das Gefüge untersucht. Eine Floating-Zone Kristallzüchtungsanlage mit einem variabel zuschaltbaren innovativen Magnetsystem wird genutzt, um die gezielte Verstärkung oder Unterdrückung von Konvektionsmoden vorzunehmen. Die Schmelzkonvektion und die Strömungsmuster werden mittels numerischer Simulation berechnet. Die Morphologie des Erstarrungsgefüges wird bestimmt und aus Messungen magnetischer Größen werden Aussagen über den Zusammenhang von Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften getroffen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1120: Phase Transformations in Multi-Component Melts
• Participating Person: Dr. Gunter Gerbeth