Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

5 Ergebnisse und Diskussion 92
das Multikomponentenmodell bestätigt. Offenbar werden durch den Einfluss der Grenzflä-
chenenergie die Konzentrationen an der Grenzfläche der TCP-Ausscheidungen und ins-
besondere die Löslichkeiten in der Matrix bei Radien von kleiner als 10 nm deutlich verän-
dert (siehe Abbildung 5.29b). Außerdem erkennt man, dass das Flussgleichgewicht selbst
bei großen Ausscheidungsradien aufgrund der Multikomponenteneffekte an der Grenzflä-
che nicht dem Massengleichgewicht entspricht. Dies gilt allerdings nur, solange sich die
Diffusionszonen der Ausscheidungen nicht überlappen.
Zusammenfassend zeigt sich, dass die Keimbildung gegenüber mehreren Modellparame-
tern sehr sensitiv ist und die Kapillarität lediglich einen Einfluss auf die Keimbildung, je-
doch nicht auf den gesamten Wachstumsprozess der TCP-Phasen hat.
5.5.3 Dominierendes Legierungselement
Das Modell von Sieurin et al. (siehe Kapitel 4.5.1) beschreibt die Ausscheidungskinetik
vereinfachend durch die Diffusion des die Ausscheidung dominierenden Elements. In der
Abbildung 5.30 ist das Wachstum der σ-Phase in der Legierung SRR300D mit dem Modell
von Sieurin et al. unter Annahme verschiedener dominierender Elemente im Vergleich zu
dem in dieser Arbeit entwickelten Multikomponentenmodell ohne die Notwendigkeit eines
dominierenden Elements berechnet. Dieser Vergleich ermöglicht es, das dominierende
Element zu bestimmen.
Die Kurve des Modells von Sieurin et al., welches mit Wolfram berechnet wurde, entspricht
dem Multikomponentenmodell am besten. Daher kann Wolfram als das ausscheidungsdominierende
Element identifiziert werden. Es ist überraschend, dass nicht das Element
Rhenium mit dem niedrigesten Diffusionskoeffizienten dominiert, aber wie im Kapitel 4.5.2
dargestellt wurde, herrscht an der Grenzfläche ein Flussgleichgewicht. Die Einstellung
dieses Gleichgewichts ist ein komplexer Vorgang und führt dazu, dass nicht unbedingt das
Element mit dem niedrigsten Diffusionskoeffizienten das Wachstum dominieren muss.
Vielmehr stellt sich das Flussgleichgewicht so ein, dass alle Elemente die gleiche Wachstumsgeschwindigkeit
haben.
Die Anwendung des Modells von Sieurin et al. stieß sowohl bei der Wahl von Wolfram als
auch von Rhenium für das ausscheidungsdominierende Element auf technische Schwierigkeiten,
da beide Elemente in den verfügbaren Diffusionsdatenbanken sehr große
Kreuzdiffusionskoeffizienten aufweisen und der Hauptdiffusionskoeffizient sogar negativ ist.
Diese Beschreibung der Diffusionskoeffizienten ist für das quasibinäre Modell von Sieurin