Thermodynamische Analyse und Modellierung neuartiger Ni-S basierter Metallischer Massivgläser

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Ralf Busch; Professorin Dr. Isabella Gallino, Ph.D.; Professor Dr. Hans Jürgen Seifert
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441308809

Wir wenden die CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) Methode an, um die Thermodynamik mehrkomponentiger massivglasbildender Legierungssysteme zu modellieren. Die neuartigen ternären Metallischen Massivgläser (MMG) Ni-X-S, mit X=Pd, Ti, Nb stehen im Fokus des Projektes. Die relative Einfachheit dieser ternären Systeme im Vergleich zu den typischerweise fünfkomponentigen MMG-Bildnern erleichtert die Anwendung der CALPHAD Methode. Während unsere experimentellen Untersuchungen die binären und ternären Zusammensetzungen aller drei Ni-X-S Systeme einschließen, konzentrieren wir uns zunächst beim Modellieren auf das Ni-Pd-S System, da es bezüglich der Gleichgewichtsthermodynamik am einfachsten ist und zudem eine Vielzahl experimenteller Daten zu den Gleichgewichtsphasen bereits in der Literatur zur Verfügung stehen. Existierende CALPHAD-Modellierungen werden erweitert und neue entwickelt, sodass nicht nur die thermodynamisch stabilen Phasen sondern auch der Zustand der unterkühlten Schmelze als Funktion der Konzentration und Temperatur beschrieben wird. Unsere eigenen experimentellen Daten werden gesichtet und so aufgearbeitet, dass sie als entscheidende Eingabedaten für die CALPHAD Rechnungen dienen. Die experimentelle Arbeit schließt Kalorimetrie (DSC/DTA, Flash-DSC, MDSC) sowie Struktur- und Gefügeutersuchungen (XRD, SEM/TEM) ein. Ein PPMS (physical property measurement system) wird bis hinunter zu einer Temperatur von 50K benutzt. In diesem Projekt wird somit erstmalig die Thermodynamik der unterkühlten Schmelze bis zum Glasübergang im Vergleich zu den konkurrierenden kristallinen Phasen realistisch bestimmt, da wir unsere Rechnungen mit einer Vielzahl realer experimenteller Eingabedaten unterfüttern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen