Mikroskopische Struktur und Dynamik massivglasbildender metallischer Schmelzen unter geringfügiger Zugabe von zusätzlichen Legierungselementen

• Antragsteller: Professor Dr. Winfried Petry; Dr. Fan Yang
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315677471

Innerhalb dieses Projekts wurden Dynamik, Viskosität und Glasbildungsfähigkeit von Zr-Cu Schmelzen studiert mittels quasielastischer Neutronenstreuung, oszillierender Tropfen-Technik und in situ-Synchrotron Diffraktion jeweils kombiniert mit elektrostatischer Levitation (ESL) in einem behälterlosen Prozess. Es gelang uns zu zeigen, dass die Zugabe von 4 at.% Al die Glasbildungsfähigkeit von binärem Zr50Cu50 erheblich verbessert sowie eine ausgeprägte Auswirkung auf die Schmelzviskosität hat. Im Gegensatz dazu ist der Einfluss einer kleinen Zugabe von Ti sehr viel geringfügiger. Erste Simulationen der Molekulardynamik weisen darauf hin, dass die starke Abhängigkeit der Schmelzdynamik von der Al-Zugabe ihren Ursprung in der Ordnung der Flüssigkeit hat. Daher wird erwartet, dass Beiträge der chemischen Nahordnung ebenfalls eine wichtige Rolle in der Schmelze spielen. Um diese Annahme zu überprüfen, i) beabsichtigen wir, eine drittes nicht-metallisches Element wie Si (anstelle von Al) beizumischen, bei dem der Einfluss der elektronischen Wechselwirkung zwischen Metall/Nicht-Metall noch ausgeprägter sein sollte und ii) FEM (fluctuation electron microscopy) anzuwenden, um die Frage des strukturellen Einflusses von geringfügigen Zugaben auf die Glasbildungsfähigkeit zu beantworten. Unter Hinzuziehung von Theorie und Simulation, hat dieses Projekt zum Ziel, die Bildung metallischer Massivgläser besser zu verstehen, in dem es die Rolle der geringfügigen Zugaben bei der Verbesserung der Glasbildungsfähigkeit von binären Legierungen untersucht. Im Rahmen dieses Fortsetzungsantrages wird Herr Szabo seine Doktorarbeit fertigstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Meyer
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alessio Zaccone