Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3477 Die Bestimmung elementarer Wachstumsmorphologien des diffusionsbedingten Wachstums ist
von grundlegendem physikalischem und technischem Interesse. In dieser Arbeit wird ein
Phasenfeldmodell zur Beschreibung der Wachstumsdynamik in einem Multikomponenten--
Multiphasensystem entwickelt. Die dynamischen Gleichungen für die verschiedenen Felder
ergeben sich in thermodynamisch konsistenter Weise aus einem Energiefunktional und
zeichnen sich durch eine minimale Kopplung der Felder an der Phasengrenze aus. Im Bereich
der Einheitsunterkühlung kann die sich ergebende Dynamik durch eine Gleichung vom
Kuramoto--Sivashinsky--Typ beschrieben werden. Die phänomenologischen Parameter des
Phasenfeldmodells lassen sich zu den physikalisch relevanten Parametern des
Sharp--Interface--Modells (Kapillaritätslänge, kinetischer Koeffizient) in Relation
setzen. In zwei Raumdimensionen wird für eine binäre Mischung das Doublon als elementare
Wachstumsmorphologie des isotropen Wachstums sowohl bei reinem Wärmetransport als auch
bei gekoppeltem Wärme-- und Materietranport identifiziert. Der Einfluß des zusätzlichen
Materietransportes auf die Längen-- und Zeitskalen des Doublons wird quantitativ
bestimmt. Ferner wird die Stabilität des Doublons bezüglich zusätzlicher externer
Fluktuationen untersucht. Als dreidimensionales Analogon des Doublons wird eine
Triplettstruktur identifiziert, die sich aus drei asymmetrischen, jeweils um 120 °
gedrehten fingerähnlichen Strukturen zusammensetzt.
Abel, Thomas
Phasenfeldmodelle für Wachstumsprozesse in Multikomponenten- und Multiphasensystemen
182 S., 1997
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