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SYNK: Symposium Nanokristalline Materialien - Struktur und elektronische Eigenschaften

SYNK III: HV III

SYNK III.1: Hauptvortrag

Mittwoch, 24. März 1999, 15:00–15:30, H3

Chemisches und elastisches Gleichgewicht in nanoskaligen Mikrostrukturen — •J. Weissmueller — Universität des Saarlandes, FR 10.3 Technische Physik, Im Stadtwald, Geb. 43B, PO Box 15 11 50, 66041 Saarbrücken

Der Einfluß der Grenzflächen zwischen den homogenen Bereichen der Mikrostruktur eines Festkörpers auf die Eigenschaften des Gesamtmaterials nimmt schnell zu, wenn die Skala der Mikrostruktur verfeinert und damit der gesamte Flächeninhalt der Grenzflächen erhöht wird. Es gibt daher berechtigtes Interesse an der Untersuchung der Grenzflächen und der Art ihres Einflusses auf makroskopische Eigenschaften nanoskaliger fester Mikrostrukturen. Insbesondere sind die thermodynamischen Funktionen von Interesse, da sie viele grundlegende physikalische Größen festlegen. Der Vortrag berichtet über experimentelle und theoretische Untersuchungen zweier Aspekte dieser Thematik: der erste Aspekt bezieht sich auf irreversible Zustandsänderungen bei der Vergröberung der Mikrostruktur. Die Analyse des thermodynamischen Gleichgewichts unter der Zwangsbedingung konstanten Flächeninhalts ist dabei Voraussetzung für das Verständnis der Energetik, die dem Weg des Systems im Konfigurations-Phasenraum zugrunde liegt. Der zweite Teilaspekt betrifft reversible Zustandsänderungen als Funktion des chemischen Potentials der Fremdatome in Mischkristallen. Experiment und Theorie belegen langreichweitige Wechselwirkungen zwischen den Grenzflächen und der Materie im Inneren der Volumenphasen. Insbesondere haben in Festkörpern mit nanoskaliger Mikrostruktur die von den Grenzflächen ausgehenden mechanischen Spannungen einen wesentlichen Einfluß auf das thermodynamische Gleichgewicht. In Legierungen mit Mischungslücke führt dies zu ein em komplexen Zusammenhang zwischen meßbaren Parametern wie Gitterkonstante, Kristallitgröße und chemischem Potential und zu einer ausgeprägten Abhängigkeit der Phasengrenzkurven bzw. der kritischen Temperatur der Kristallitgröße. Experimente an nanokristallinen Palladium-Wasserstoff Legierungen erlauben die Bestimmung der relevanten mechanischen Zustandsvariablen von Korngrenzen, nämlich der elastischen Flächenspannung und einer Verformung entlang der Flächennormalen.

Die Arbeiten werden gefördert durch die DFG (Heisenberg-Programm und SFB 277 ”Grenzflächenbestimmte neue Materialien”).