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Plastische Deformation und mechanische Eigenschaften von Palladium-basierten metallischen Gläsern

In dieser Arbeit wurden die mechanischen und thermischen Eigenschaften von PdNiP basierten metallischen Gläser analysiert. Neben der Grundlegierung wurden auch PdNiPCo und PdNiPFe im Hinblick auf den Einfluss von Mikro-Legieren untersucht. Durch die Zugabe von 0,5% Eisen verliert die PdNiP-Probe einen Großteil ihrer Plastizität. Die Zugabe von 1% Cobalt stabilisiert das System hingegen. Im Zug der Relaxation der metallischen Gläser gelang es, die Prozesse der Alpha- und der Beta-Relaxation zu trennen. Hierfür wurden die Massivgläser bei niedrigen Temperaturen unterhalb des Glasübergangs ausgelagert. So war es auch möglich, durch 3-Punkt-Biegeversuche die Plastizität direkt mit der Beta-Relaxation zu verknüpfen. Neben dem Mikro-Legieren wurde auch versucht, die Plastizität von PdNiP durch kryogenes Verjüngen zu vergrößern, jedoch hat diese Prozedur keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Glasbildners. Die 3-Punkt-Biegeversuche und die DSC-Messungen zeigten keine Verbesserungen im Vergleich zur Referenz. Abschließend wurde erstmals die kritische fiktive Temperatur für PdNiP, PdNiPCo und PdNiPFe bestimmt. Dabei weisen alle PdNiP-basierten Massivgläser eine sehr niedrige kritische fiktive Temperatur auf und lassen sich dem Typ II zuordnen. Dies war sehr unerwartet, da die unterschiedlichen Legierungen verschiedene Plastizitäten aufweisen.

Titel: Plastische Deformation und mechanische Eigenschaften von Palladium-basierten metallischen Gläsern
Verfasser: Nollmann, Niklas GND
Gutachter: Wilde, Gerhard
Organisation: FB 11: Physik
Dokumenttyp: Dissertation/Habilitation
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 2018
Publikation in MIAMI: 14.11.2018
Datum der letzten Änderung: 14.11.2018
Schlagwörter: PdNiP; metallische Gläser; Massivgläser; Plastizität; Relaxation; Mikro-Legieren
Fachgebiete: Physik
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-26189629487
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-26189629487
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Inhalt:
Einleitung 1
1 Grundlagen 4
1.1 Metallische Gläser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Glasübergang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Glasbildungsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Theorie des freien Volumens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.5 Deformation metallischer Gläser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5.1 Das Grundmodell von Argon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.2 Neuere Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 Fiktive Glastemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.7 Relaxation metallischer Gläser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8 Kritische fiktive Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.9 Mikro-Legieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.10 Kryogene Verjüngung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2 Genutzte Messverfahren 33
2.1 Dynamisches Differenzkalorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2 Ultraschallmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Röntgendiffraktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4 3-Punkt-Biegeversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.5 Kompressionsversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.6 Kaltwalzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3 Probenherstellung 40
3.1 Einwägung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2 Blockgussverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3 Probencharakterisierung bzw. Probenübersicht . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.1 EDX und AAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.2 Dynamisches Differenzkalorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3.3 Röntgendiffraktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.4 Transmissionselektronenmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4 Voruntersuchungen und Messparameterdefinition 64
4.1 Proben Relaxation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.2 DSC-Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.3 Dichtemessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.4 Ultraschallmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.5 Kompressionsversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.6 3-Punkt-Biegeversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5 Messungen und Auswertung 81
5.1 Kompressionsversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.2 3-Punkte-Biegeversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.2.1 Schrittweise Biegeanalyse mit dem SEM . . . . . . . . . . . . . 91
5.3 Ein
uss der Deformation auf die elastischen Konstanten . . . . . . . . . 93
5.4 Kalorimetrische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.1 Glasbildungsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.2 Zusammensetzungsbedingte Abweichungen . . . . . . . . . . . . 99
5.4.3 Ein zweiter Glasübergang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.5 Relaxationsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.6 Kryogene Verjüngung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.7 Kritische fiktive Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6 Zusammenfassende Diskussion und Ausblick 119
Anhang 129
Literaturverzeichnis 158
Zusammenfassung 175
Abstract 177
Konferenzbeiträge und eingeladene Vorträge 179
Publikationen 181
Lebenslauf 182
Danksagung 183