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M: Metallphysik

M 20: Symposium Unterkühlte Metallschmelzen VI

M 20.3: Fachvortrag

Tuesday, March 27, 2001, 10:45–11:00, S12

Einfluss von Hf und Y auf Keimbildung und Wachstum von Quasikristallen in Zr-Cu-Ni-Al Gläsern — •Rainer Janlewing und Uwe Köster — FB Chemietechnik, Universität Dortmund, 44221 Dortmund

Zr-Cu-Ni-Al Legierungen bilden in einem engen Konzentrationsbereich eine metastabile ikosaedrische Phase. Da der genaue Modus und die Einflüsse verschiedener Legierungselemente auf die Stabilität und Kinetik der Kristallisation nach wie vor weitgehend unbekannt ist, wurde im Rahmen dieser Arbeit der Einfluß von Hf und Y auf die Kinetik der Quasikristallbildung und die thermische Stabilität detailliert unter Verwendung einer neuen Computersimulation untersucht. Experimentelle Kristallgrössenverteilungen aus TEM-Gefügebildern zu unterschiedlichen Auslagerungszeiten wurden simultan an die virtuellen Gefügebilder der Computersimulation angepaßt. Um eine zweite unabhängige Untersuchungsmethode zu erhalten, wurde der Verlauf des kristallisierten Volumenanteils aus isothermen DSC-Messungen an das Computermodell angepaßt. Die Quasikristallbildung verläuft nahezu polymorph und lässt sich durch einen homogenen transienten Keimbildungsmechanismus im Rahmen der klassischen Theorie näherungsweise beschreiben. Durch die Temperaturabhängigkeit der Keimbildungsrate wird auf indirekte Weise die Grenzflächenenergie zur amorphen Matrix und die metastabile Schmelztemperatur der ikosaedrischen Phase bestimmt. Ein Zusatz von 5 at.% Hf reduziert z.B. die Grenzflächenenergie von 20,0 mJ/m² auf 11,5 mJ/m² und die Schmelztemperatur der Quasikristalle von 593^∘C auf 536^∘C im Vergleich zum quaternären Glass.