Leipzig 1999 – scientific programme

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DRG: Deutsche Rheologische Gesellschaft

DRG 11: Strukturierte Materialien

DRG 11.1: Talk

Wednesday, March 3, 1999, 09:10–09:30, HS 22

Zweiphasiges Fliessmodell für Metallegierungen im teilerstarrten Zustand — •Johannes Koke¹, Michael Modigell¹ und Jerzy Petera² — ¹RWTH Aachen, Institut für Verfahrenstechnik, Turmstr. 46, D-52056 Aachen — ²Technische Universiät Lodz, Polen

Teilerstarrte Metallegierungen mit globularer Mikrostruktur weisen thixotrope Fliesseigenschaften auf, die beim industriellen Thixoforming-Prozess ausgenutzt werden. Häufig werden diese Materialien mit einem Feststoffgehalt von 40 % - 60 % als homogene Fluide mit zeitabhängiger Viskosität modelliert. Mit solchen Modellen kann jedoch nicht die im technischen Formgebungsprozess beobachtete Segregation zwischen flüssiger und fester Phase berechnet werden.
In dem hier vorgestellten Ansatz wird sowohl der Thixotropie als auch der Zweiphasigkeit Rechnung getragen. Während die Viskosität der Trägerflüssigkeit Newtonsch ist, wird die feste Phase als ein Pseudofluid betrachtet, dessen Viskosität die Spannungs-Verformungsbeziehung des agglomerierten Netzes der festen Partikel darstellt. Analog zum klassischen Moore-Modell wird die Mikrostruktur der festen Phase durch einen Strukturparameter charakterisiert, dessen zeitliche Änderung durch eine Differentialgleichung erster Ordnung beschrieben wird. Die Wechselwirkung der beiden Phasen wird mit dem Darcy-Gesetz und dem Carman-Kozeny Kapillarmodell modelliert.
Die rheologischen Parameter wurden durch Schergeschwindigkeitssprungversuche im Rotationsrheometer an einer Zinn-Blei-Legierung (Sn.15%Pb) für verschiedene Feststoffgehalte bestimmt.
Das Modell wurde in FEM Software implementiert und zur Simulation einfacher Strömungsfälle verwendet. Es war eine gute qualitative Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen zu finden.