Fachausschuss

Thermodynamik, Kinetik und Konstitution der Werkstoffe

Phasen und Gefüge verstehen – mit Thermodynamik, Kinetik und CALPHAD.

Experiment, thermodynamisch-kinetische Modellierung und Simulation für Phasendiagramme, Gefüge und Werkstoffeigenschaften.

Mitglieder55

Gründungsjahr2010

MandantDGM e.V.

Leitung

Prof. Dr.-Ing. Stephanie Lippmann
Friedrich-Schiller-Universität Jena
CV

Mitglied im Gremium werden Gremienplattform öffnen

Die physikalisch-chemischen und mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes werden durch sein Gefüge („die Mikrostruktur“) ganz wesentlich bestimmt. Es bildet sich im Verlauf der Herstellungs- und Produktionskette aus. Um das Gefüge bezüglich definierter Eigenschaften optimal einzustellen, muss die zugrundeliegende Werkstoff-Thermodynamik und -Kinetik sowie die Konstitution verstanden werden. Dies gilt insbesondere für mehrkomponentige und mehrphasige Werkstoffe, wie sie heutzutage in einer Vielzahl technischer Anwendungen zum Einsatz kommen. Hierunter fallen komplexe metallische Legierungen und technische Keramiken. Der Fachausschuss vertritt den „CALculation of PHAse Diagram“ (kurz: CALPHAD)-Ansatz und nimmt Methoden und Theorien zur Aufklärung stabiler und metastabiler Phasendiagramme und Gefüge in den Fokus der wissenschaftlichen Diskussion. Experimentell-analytische Methoden, Modellierungen und Simulations-Ergebnisse werden für die Behandlung grundlagen- und anwendungsorientierter Fragestellungen des Fachgebietes herangezogen.

Relevante Termine für Mitglieder des Fachausschusses in 2026/2027:

20.-24.9.2026: 20th TOFA in Slowenia
29.9.-1.10.2026: MSE-Symposium “Computational and experimental thermodynamics and kinetics of materials”, Darmstadt, Germany
14.-19.2.2027: 41st MSIT Annual Meeting, Ringberg Castle, Germany
13.-18.6.2027: 54th CALPHAD in Birmingham, UK

01 · Grundlagen

Phasen, Gleichgewichte und Kinetik

Konstitution

Stabile und metastabile Phasendiagramme

Phasenstabilität und Gefüge stehen in engem Zusammenhang.

Behandelt werden Methoden und Theorien zur Beschreibung stabiler und metastabiler Phasendiagramme sowie der daraus hervorgehenden Gefüge.

Thermodynamik

Daten zu Phasen und Werkstoffen

Messwerte schaffen die Grundlage für belastbare Modelle.

Thermische Analyse, Kalorimetrie und Knudsen-Effusions-Massenspektrometrie dienen unter anderem dazu, thermodynamische Eigenschaften von Einzelphasen und Werkstoffen zu bestimmen.

Kinetik

Diffusion und Phasenbildung

Diffusions- und Tracerexperimente machen zeitabhängige Vorgänge zugänglich.

Diffusionspaaruntersuchungen und Tracer-Experimente liefern Daten zur Werkstoff-Kinetik und ergänzen die thermodynamische Beschreibung der Phasenbildung.

02 · Modellierung und Simulation

Vom Messergebnis zur Vorhersage

Experimentelle Daten werden in thermodynamische Modelle und Computerdatenbanken überführt, die Berechnungen nach dem CALPHAD-Ansatz ermöglichen. Damit lassen sich Phasenstabilität und Gleichgewichtsgefüge mehrkomponentiger Werkstoffe beschreiben.

Sharp-Interface-Berechnungen und Phasenfeldsimulationen ergänzen diese Modelle um die zeitliche Entwicklung von Gefügen. Die Verbindung von Experiment, Modellierung und Simulation unterstützt die Gefüge- und Eigenschaftsoptimierung im Sinne des Integrated Computational Materials Engineering.

03 · Austausch und Termine

Fachlicher Austausch im Netzwerk

Kooperation

Internationale Fachgruppen

Der Ausschuss arbeitet mit etablierten Netzwerken des Fachgebiets zusammen.

Enge Kooperationen bestehen mit der Alloy Phase Diagram International Commission (APDIC), der Scientific Group Thermodata Europe (SGTE) und dem Materials Science International Team (MSIT).

Weiterbildung

Symposien, Sommerschulen und Workshops

Regelmäßige Formate verbinden wissenschaftliche Diskussion und Weiterbildung.

Der Fachausschuss organisiert Symposien auf internationalen Konferenzen sowie Sommerschulen und Workshops zur Weiterbildung.

Termine 2026

TOFA und MSE-Symposium

Zwei Termine für Mitglieder des Fachausschusses im September und Oktober 2026.

20.–24. September 2026: 20th TOFA, Slowenien.
29. September–1. Oktober 2026: MSE-Symposium „Computational and experimental thermodynamics and kinetics of materials“, Darmstadt, Deutschland.

Zur Aufklärung der Werkstoffkonstitution werden experimentell-analytische Methoden mit thermodynamisch-kinetischen Berechnungen kombiniert. Thermische Analyse, Elektronenmikroskopie mit chemischer Mikrobereichsanalyse und Röntgenmethoden tragen zur Bestimmung von Phasendiagrammen bei. Kalorimetrie und Knudsen-Effusions-Massenspektrometrie liefern thermodynamische Daten; Diffusionspaaruntersuchungen und Tracer-Experimente geben Aufschluss über die Werkstoff-Kinetik.

Diese Daten bilden die Grundlage für thermodynamische Modelle und Computerdatenbanken für CALPHAD-Berechnungen. In Verbindung mit Sharp-Interface-Berechnungen und Phasenfeldsimulationen unterstützen sie die Gefüge- und Eigenschaftsoptimierung moderner Konstruktions- und Funktionswerkstoffe. Der Fachausschuss behandelt diese Themen im Zusammenhang mit Integrated Computational Materials Engineering (ICME) und arbeitet eng mit APDIC, SGTE und MSIT zusammen. Regelmäßig organisiert er Symposien auf internationalen Konferenzen sowie Sommerschulen und Workshops.