Teilprojekt B.2
Atomistische Simulation innerer Grenzflächen von Kupferbasislegierungen
Welche Legierungselemente führen zu Kupferbasislegierungen, die sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen? Wie hängen diese Materialeigenschaften von den im Kupfer enthaltenen Partikeln und ihren Grenzflächen ab?
Nanokristalle ordnen sich in einer Vielzahl möglicher Superstrukturen, mit jeweils eigenen physikalischen Eigenschaften. Das Ziel dieses Teilprojektes ist es, die Superstruktur von Nanokristallen mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen abzubilden und das Materialdesign solcher Strukturen zu rationalisieren.
Innere Grenzflächen haben erheblichen Einfluss auf die Festigkeit von Kupferbasislegierungen. Während enthaltene Ausscheidungen und Fremdatome üblicherweise zu einer Verfestigung führen, sinkt die elektrische Leitfähigkeit mit der Anzahl in der Matrix gelöster Fremdatome. Durch thermische Alterung können verschiedenartige Ausscheidungen entstehen, die sich in Zusammensetzung, Form und Kohärenz unterscheiden (z.B. planare und kohärente Ni2Si- oder Be- Ausscheidungen oder kugelförmige bzw. oktaedrische Ag-Ausscheidungen).
In diesem Projekt wird die Entstehung von Ausscheidungen mittels kinetischer Monte-Carlo-Simulation modelliert. Die Materialeigenschaften der erhaltenen Strukturen werden mit Molekulardynamiksimulationen sowie mit Ab-initio-Berechnungen bestimmt. Ziel ist hierbei zu verstehen, welche chemischen Zusammensetzungen und Grenzflächenbeschaffenheiten zu besonders hohen Festigkeiten und Leitfähigkeiten führen.
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