Dendritische Erstarrung ist ein Begriff aus der Metallurgie und Materialwissenschaft und beschreibt ein spezielles Kristallwachstum, das bei der Erstarrung von Metallen oder Legierungen auftritt. Dabei bilden sich baumartige Kristallstrukturen, sogenannte Dendrite (vom griechischen „dendron“ = Baum).
Was passiert bei dendritischer Erstarrung?
Wenn ein geschmolzenes Metall abkühlt und zu erstarren beginnt:
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Kristallisationskeime entstehen an bestimmten Punkten im Schmelzbad.
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Von diesen Punkten aus wachsen Kristallarme in verschiedene Richtungen.
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Aufgrund der Wärmeableitung und der ungleichen Abkühlung bilden sich bevorzugte Wachstumsrichtungen – daraus entstehen verzweigte, baumartige Strukturen, also Dendrite.
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Diese wachsen weiter, bis sich die wachsenden Dendritenarme gegenseitig berühren und das Metall vollständig erstarrt ist.
Ein Großteil der Gusslegierungen bildet während des Erstarrungsprozesses eine dendritische Gefügestruktur aus. z.B. bei Aluminiumlegierungen. Dabei erstarrt das flüssige Metall in verzweigten, baumartigen Formen, den sogenannten Dendriten. Diese sind typisch für viele Legierungen und haben maßgeblichen Einfluss auf die späteren Materialeigenschaften.
Bestimmung des Dendritenarmabstandes (DAS)
Zur Bewertung der Gefügequalität stehen verschiedene Parameter zur Verfügung. Einer davon ist der Veredelungsgrad des Eutektikums, der Auskunft über die Gleichmäßigkeit und Feinheit des eutektischen Gefüges gibt. Ein weiterer zentraler Kennwert ist der Dendritenarmabstand (DAS). Besonders der Abstand zwischen den sekundären Dendritenarmen – den feinen Verästelungen der Hauptdendriten – liefert wichtige Informationen über das Wachstum und die Erstarrungsbedingungen des Werkstoffs.
Das VDG-Merkblatt P220 beschreibt eine standardisierte Methode zur Messung dieser sekundären Dendritenarme. Die so gewonnenen Daten ermöglichen eine detaillierte Analyse der Erstarrungsgeschichte. Der Dendritenarmabstand reflektiert dabei direkt die Abkühlgeschwindigkeit: Kleine Abstände deuten auf schnelle Abkühlung hin, größere auf einen langsameren Erstarrungsprozess.
Durch die Anwendung der im VDG-Merkblatt P220 beschriebenen Messmethoden lassen sich die Erstarrungsbedingungen gezielt bewerten – und damit auch deren Einfluss auf das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften von Aluminium-Gusslegierungen besser verstehen.
Norm: VDG-Merkblatt P220