Untersuchungen zur Kristallkeimbildung in unterkühlten Schmelzen reiner Metalle Co, Zr, halbleitendes Si und glasbildenden Zr-Pd Legierungen

• Antragsteller: Professor Dr. Dieter M. Herlach (†)
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 34629919

Im Rahmen dieses Fortsetzungsantrags sollen die statistischen Untersuchungen zur Unterkühlbarkeit von Schmelzen reiner Metalle, Silizium und glasbildender Zr-Basis Legierungen fortgeführt werden, um hieraus Rückschlüsse auf die Kristallkeimbildung der festen Phase in der Schmelze zu gewinnen. Kugelförmige Proben im Durchmesser von einigen mm werden mittels der elektromagnetischen und der elektrostatischen Levitation behälterfrei aufgeschmolzen, unterkühlt und erstarrt. Während der Experimentzyklen wird die Temperatur kontaktlos mit einem Pyrometer gemessen. Aus den so bestimmten Temperatur-Zeit-Profilen wird unmittelbar der Grad der Unterkühlung vor der Erstarrung ermittelt. Eine Verteilungsfunktion der Unterkühlungswerte wird durch etwa 100 Experimentzyklen für jede Probe bestimmt, und im Rahmen von Modellvorstellungen zur Statistik der Kristallkeimbildung analysiert. Hieraus lassen sich Informationen über die physikalische Natur der Keimbildung ableiten, die durch die Aktivierungsenergie und Zahl potentieller Keimstellen charakterisiert sind. Es werden reine Metalle wie Zr und Co mit unterschiedlicher Festkörperstruktur, halbleitendes Si und glasbildende Zr-Basis Legierungen untersucht. Zr-Pd Legierungen zeigen ikosaedrische Nahordnung im Gegensatz zu Zr-Ni Legierungen. Vergleichende Messungen an diesen Legierungen werden durchgeführt, um Zusammenhänge zwischen der Nahordnung in der unterkühlten Schmelze auf die Kristallkeimbildung zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen