Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...
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Literaturübersicht<br />
denen die molare freie Enthalpie Gm einer Mischphase φ in Abhängigkeit <strong>von</strong> <strong>der</strong> Temperatur<br />
und <strong>der</strong> chemischen Zusammensetzung analytisch beschrieben wird [2.5.6].<br />
G +<br />
ϕ ref ϕ id ϕ ex ϕ<br />
m = Gm<br />
+ Gm<br />
G<br />
(2.5.1)<br />
m<br />
Für eine Mischphase setzt sich die molare Freie Enthalpie in einem n-komponentigen System<br />
aus einem Anteil im Referenzzustand<br />
ref ϕ<br />
Gm = ∑<br />
i<br />
x<br />
ϕ 0<br />
i<br />
einem idealen Anteil<br />
ϕ id<br />
Gm = RT∑<br />
i<br />
x<br />
G<br />
ϕ<br />
i<br />
ϕ<br />
i<br />
ln( )<br />
ϕ<br />
x<br />
i<br />
ex ϕ<br />
G<br />
G<br />
0 ϕ ϕ<br />
(2.5.2)<br />
(2.5.3)<br />
und einem Exzessanteil m zusammen. i ; i bezeichnen jeweils die freie Enthalpie<br />
und den Molenbruch <strong>der</strong> Komponente i.<br />
Der Exzessanteil stellt die Abweichung eines Systems <strong>von</strong> dem idealen<br />
Gleichgewichtszustand dar und ist eine Funktion <strong>der</strong> Temperatur und <strong>der</strong> Zusammensetzung.<br />
Die Parameter dieser Funktion müssen aus allen verfügbaren Messungen, die den Zustand des<br />
thermodynamischen Gleichgewichtes im betrachteten System kennzeichnen (z.B. Messungen<br />
<strong>von</strong> Umwandlungstemperaturen, Aktivitäten, Dampfdrucken, Enthalpien, usw.), ausgewertet<br />
werden. Die Bestimmung <strong>der</strong> Parameter beruht auf <strong>der</strong> Minimierung <strong>der</strong> Quadratwurzel <strong>der</strong><br />
Differenzen zwischen experimentellen und berechneten Werten. Diese Methodik <strong>der</strong><br />
Auswertung wurde als „Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry“ <strong>von</strong><br />
Kaufmann [2.5.7] entwickelt und ist als CALPHAD-Metode ausführlich in <strong>der</strong> Literatur<br />
beschrieben [2.5.8, 2.5.9].<br />
Die Beschreibung <strong>der</strong> Funktion <strong>der</strong> freien Enthalpie G wird, jeweils <strong>von</strong> den Komponenten in<br />
ihren Bezugszuständen ausgehend, für binäre, ternäre und mehrkomponentige Systeme<br />
durchgeführt. In <strong>der</strong> Regel treten in mehrkomponentigen Systemen keine neuen Phasen auf.<br />
Statt dessen wird meist ein neues Element in bereis vorhandenen Phasen <strong>der</strong> Untersysteme<br />
gelöst. Aus diesem Grunde liefert die Verknüpfung ausgewerteter Teilsysteme oft bereits eine<br />
gute thermodynamische Beschreibung <strong>von</strong> höherkomponentigen kommerziellen Legierungen.<br />
Thermocalc besteht aus <strong>der</strong> thermodynamischen Software, die nur in Verbindung mit den<br />
Stoff-Datenbanken verwendet werden kann. Die Auswertung <strong>der</strong> Daten ist sehr<br />
zeitaufwendig, diese Arbeiten werden international koordiniert, um so die<br />
thermodynamischen Daten bestimmter Legierungsklassen systematisch zu erweitern. Für eine<br />
Reihe technisch relevanter Legierungsklassen stehen inzwischen zuverlässige Datenbanken<br />
für multikomponentige Systeme und mit unterschiedlichen Anwendungsgebieten zur<br />
Verfügung [2.5.10, 2.5.11].<br />
Dazu gehören <strong>von</strong> <strong>der</strong> Thermo-calc Gruppe: Steel database, solution database, pure element<br />
database...; <strong>von</strong> ThermoTech Ltd: <strong>Ni</strong>-based superalloys, <strong>Fe</strong>-<strong>Ni</strong>-database... und AEA<br />
Technology UK: pure radionuclides, Nuclear oxides solutions...<br />
Bei <strong>der</strong> Nutzung <strong>von</strong> den Thermotech Datenbanken werden die Berechnungsergebnisse in <strong>der</strong><br />
Entwicklungsphase mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Sie dienen hauptsächlich<br />
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