Tripellinienenergie in nanokristallinen Materialien
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2008 bis 2010
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 76802890
Erstellungsjahr
2011
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsprojektes war es, die Tripellinienenergie in nanokristallinen Metallen zu bestimmen. Dazu wurde einerseits die Exzessenthalpie, die beim Anlassen der Proben mit stufenweise zunehmender Temperatur freigesetzt wird, kalorimetrisch bestimmt. Andererseits wurde nach jedem Anlassschritt die Änderung der mittleren Kristallitgröße durch Röntgendiffraktion bestimmt. Unter der plausiblen Annahme, dass die Exzessenthalpie in nanokristallinen Metallen im Wesentlichen Beiträge der dominierenden Defekte, Korngrenzen und Tripellinien beinhaltet, lässt sich zeigen, dass die spezifische Exzessenthalpie Δh/V proportional zu einer Summe aus 1/ und 1/^2 skaliert. Die gesuchte Tripellinienenergie taucht als Proportionalitätsfaktor des 1/^2)-Terms auf und kann durch eine offensichtliche graphische Auftragung von (ΔH/V) gegen 1/ bestimmt werden. Die zentrale Voraussetzung zur Bestimmung der Tripellinienenergie bedingt demnach, dass die durch Anlassen induzierte Vergröberung des Gefüges selbstähnlich, also wie beim so genannten normalen (parabolischen) Kornwachstum, verläuft.
Überraschenderweise hat sich im Verlauf des Studiums der durch Anlassen induzierten Änderung der Mikrostruktur herausgestellt, dass im Endeffekt alle untersuchten nanokristallinen metallischen Probensysteme eine mehr oder weniger starke Tendenz zum abnormalen Kornwachstum zeigten. Charakteristisch dafür ist, dass wenige große Körner durch exzessives Wachstum angrenzende nanokristalline Körner, die praktisch im wie hergestellten nanokristallinen Gefügezustand vorliegen, vernichten. Dieser Befund verbietet in unmittelbarer Konsequenz das oben skizzierte Skalierungskonzept zur Bestimmung der Tripellinienenergie anzuwenden.
Nichtsdestotrotz scheinen nanokristalline Metalle als Kandidatenmaterialien zur Untersuchung und Entwicklung eines besseren Verständnisses des abnormalen Kornwachtums prädestiniert zu sein. Inwieweit abnormales Kornwachstum ein für nanokristalline Metalle generisches Verhalten manifestiert und wodurch dieses zustande kommt, bleibt zukünftigen Untersuchungen vorbehalten.
