Atomarer Transport und strukturelle Modifikationen während der plastischen Deformation eines massiven metallischen Glases

• Antragsteller: Professor Dr. Sergiy Divinski; Professor Dr.-Ing. Gerhard Wilde
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531610270

Bei Temperaturen genügend weit unterhalb der Glasübergangstemperatur führt eine plastische Deformation massiver metallischer Gläser zur Verformungslokalisierung in Scherbändern. Die dadurch hervorgerufenen Änderungen der Struktur, sowie damit verbundene Änderungen kalorimetrischer, kinetischer und mechanischer Eigenschaften deformierter metallischer Gläser wurden umfassend durch post-mortem-Ansätze, d.h. nachdem die plastische Deformation beendet war, untersucht. Bislang existieren jedoch nur sehr wenige und kontrovers diskutierte Studien, welche die Prozesse während der Deformation mit in-situ Methoden charakterisiert haben. Im Vorfeld des vorliegenden Antrags wurden quasi-in-situ Diffusionsexperimente durchgeführt, welche geeignet sind, die Diffusion während der plastischen Scherdeformation zu bestimmen. Diese Untersuchungen zeigen das Auftreten überraschend stark beschleunigten atomaren Transportes. Eine derartige Beschleunigung des atomaren Transportes trat für die Selbstdiffusion in kristallinem Nickel, welches unter identischen Bedingungen deformiert wurde, nicht auf. Das übergeordnete Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist die Aufklärung der Mechanismen und der damit verbundenen strukturellen Modifikationen, welche den extrem raschen atomaren Transport während der plastischen Deformation massiver metallischer Gläser kontrollieren. Dazu sollen mit einander eng verflochtene in-situ und quasi-in-situ Experimente durchgeführt werden, welche geeignet sind, neuartige und tiefe Einblicke in die Aktivierung und Propagation von Scherbändern zu gewähren. Mit diesen geplanten Untersuchungen werden eine Reihe bislang ungelöster Probleme adressiert, beispielsweise die Abhängigkeit des beschleunigten atomaren Transports von dem Atomdurchmesser der diffundierenden Atomsorte oder von dem angewendeten Deformationsprotokoll. Dabei werden ebenfalls die Zusammenhänge zwischen dem erhöhten atomaren Transport und der Verteilung chemischer Elemente entlang des Transportpfades oder der atomaren Struktur der Scherbänder charakterisiert. Die Stärke des hier vorgelegten Ansatzes beruht auf der abgestimmten Anwendung moderner analytischer TEM-Methoden und der Durchführung von Radiotracerdiffusionsuntersuchungen an dem gleichen Material und nach gleichartigem Prozessprotokoll. Zusammenfassend erlaubt die hier vorgeschlagene Kombination sich ergänzender Methoden und Expertisen basierend auf der Radiotracerdiffusion und neuartigen Methoden der lokalen Strukturcharakterisierung eine signifikante Erweiterung unseres Verständnisses von Deformationsprozessen in metallischen Gläsern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Harald Rösner