Rheologie an massivglasbildenden Metallschmelzen

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Busch
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 38295205

Metallische Massivgläser sind amorphe Legierungen, die in jüngster Zeit als Strukturwerkstoffe immer interessanter werden, da sie eine hohe Festigkeit mit einer Verarbeitbarkeit ähnlich wie Plastik verbinden. Die Viskosität ist der entscheidende kinetische Parameter, der sowohl das Einfrieren der unterkühlten Flüssigkeit in den glasartigen Festkörper bestimmt, aber auch die Keimbildungs- und Wachstumskinetik bei der Kristallisation maßgeblich beeinflusst. Der Antragsteller hat umfangreiche Viskositätsmessungen an der Zr41,2Ti13,8Cu12,5Ni10Be22,5-l-egierung durchgeführt und dort Strukturviskosität mit Scherverdünnung weit oberhalb der Liquidustemperatur beobachtet, was auf ausgeprägte Ordnung zurückzuführen ist. Generell lässt sich die Kinetik der Flüssigkeit durch Temperaturänderung und Scherung drastisch verändern, was für eine metallische Schmelze außerordentlich überraschend ist. Es werden nun rheologische Untersuchungen an weiteren Massivglas bildenden metallischen Schmelzen in der Nähe des Schmelzpunktes mit einem Couette-Viskosimeter durchgeführt. Dabei wird die metallische Flüssigkeit zwischen zwei konzentrischen Zylindern geschert. Es werden Experimente oberhalb der Liquidustemperatur durchgeführt, wobei sowohl die Temperatur als auch die Scherrate variiert wird. Weiterhin werden die Scherviskositäten in dem unterkühlten Schmelzen gemessen, um Ordnungseffekte, Entmischungsphänomene sowie den Einfluss der Scherrate auf die Zeit-Umwandlungs- Temperatur-Diagramme für die Kristallisation zu erforschen. Diese Untersuchungen finden an 2-, 3-, 4-, und 5-komponentigen Be-freien Zr-Basislegierungen statt, um den Einfluss der Komplexität der Schmelze auf die beobachteten Phänomene zu untersuchen. Weiterhin sollen Edelmetall-Basislegierungen sowie Mg- und Ca-Basislegierungen untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen