| Die über 30 vornehmlich deutschsprachigen Teilnehmer diskutierten dabei die
neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Nanosimulation. Eines der Themen war die
Simulation des Fließverhaltens von reinem Eisen mit Methoden der Molekularstatik. Der
Einfluß der Randbedingungen auf diese Fließkurven wurde quantifiziert; Ziel derartiger
Untersuchungen sind die Verformungs- und Versagensprozesse in Stählen.
Die Diskrete-Versetzungs-Dynamik wurde vorgestellt und die
Vor- und Nachteile gegenüber der atomistischen Modellierung beschrieben. Für die atomare
Beschreibung spricht vor allem ihre Selbstkonsistenz, dagegen sprechen die Problematik der
Randbedingungen, die große benötigte Datenmenge und die kleinen Zeitskalen.
Die Rißausbreitung in Quasikristallen wurde mit einem massiv
parallelen Molekular-Dynamik-Programm berechnet und die Ergebnisse in einem Film
dargestellt. Das am Institut für Theoretische und Angewandte Physik der Uni Stuttgart
entwickelte Programm kann etwa eine Billion Atome handhaben (zu diesem jüngsten
Stuttgarter Weltrekord siehe auch den Bericht in der Rubrik
„Forschung & Wissenschaft“).
Im Film zeigten die Stuttgarter Physiker, daß die Risse an
ihrer Spitze erst Versetzungen emittieren bevor sie sich weiter ausbreiten.
Nanostrukturierte Materialien besitzen eine sehr große
Dichte von Korngrenzen, ein großer Anteil von Atomen befindet sich in den Grenzflächen.
Wenn die Korngröße etwa in Ni unterhalb 8 nm liegt, wird daher das Material weicher, das
heißt der Elastizitätsmodul ist reduziert.
Mit einem dreidimensionalen Molekulardynamik-Modell wurde die
Werkstoffbeschichtung durch Ausscheidungen aus der Gasphase simuliert. Je nach Temperatur
wurde ein bestimmter Grad der Durchmischung der Substratatome mit den Filmatomen
beobachtet. Diese Grenzflächenmischung ist von großer Bedeutung für die Haftung des
Films auf dem Substrat.
Auch die spannungsinduzierte Phasenumwandlung wurde mit
molekulardynamischen Modellen abgebildet. Dabei wurden Phononendispersionen berechnet und
aus der Änderung der Dispersionskurven auf eine Phasentransformation geschlossen. Die
Simulation von Silberteilchen in Glas zeigte ein Wachstum der Teilchen mit zunehmender
Temperatur. Die Simulation von Herstellung und Eigenschaften von nanostrukturierten
Materialien mit Hilfe von Molekulardynamik-Methoden wurde ebenfalls vorgestellt. Es zeigt
sich, daß die Eigenschaften der Nanokristalle stark vom Herstellungsprozeß abhängen.
Abschließend wurde gezeigt, daß sich mit Hilfe von ab-initio-Rechnungen und dem
Peierls-Nabarro-Modell Versetzungsaufspaltungen in intermetallischen Phasen berechnen
lassen.
1998 wird der Workshop in Stuttgart mit dem jährlichen
Treffen der Mitglieder des internationalen Projekts für Molekulardynamik mit dem Titel
„Hierarchical Estimation of Materials Strength by Molecular Dynamics
Simulations“ zusammenfallen: Termin ist 20. und 21. Juli.
M. Ludwig/S. Schmauder
KONTAKT
Prof. Schmauder, Staatliche Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart,
Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart; Tel. 0711/685-2556; Fax 0711/685-2635
e-mail: Schmauder@mpa.uni-stuttgart.de
|
