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M: Metallphysik

M 20: Symposium Unterkühlte Metallschmelzen VI

M 20.1: Fachvortrag

Dienstag, 27. März 2001, 10:15–10:30, S12

Untersuchungen zum Nukleations- und Erstarrungsverhalten von polytetraedrischen Legierungsphasen — •Knut Urban¹, Dirk Holland-Moritz^1,2, Jan Schroers^1,2 und Dieter Herlach² — ¹Forschungszentrum Jülich — ²DLR, Köln

In diesem Vorhaben wurde der Einfluß der Struktur quasikristalliner Phasen auf die erreichbare Unterkühlung und das Wachstum der festen Phase aus der Schmelze untersucht. Neben ikosaedrischen Phasen, deren Gitter dreidimensional quasiperiodisch ist, wurden planar quasiperiodische dekagonale Phasen, periodische Approximantenphasen und, als Referenz, eine Phase mit CsCl-Struktur untersucht. Die Legierungen wurden mittels der elektromagnetischen Levitationstechnik unterkühlt und das Wachstum als Funktion der Unterkühlung gemessen. Komplementär dazu wurde die Phasenselektion und die Mikrostruktur der Proben nach der Erstarrung elektronenmikroskopisch und durch Röntgenbeugung analysiert. Die Keimbildungsaktivierungsenergie erwies sich als niedrig für die ikosaedrische Phase Al₇₂Pd₂₁Mn₇, mittelgroß für die dekagonale Phase Al₇₄Co₂₆ und für die Approximantenphasen Al₁₃Fe₄ und Al₅Fe₂, jedoch hoch für die kubische Phase Al₇₂Co₂₈. Die Ergebnisse lassen sich unter der Annahme einer polytetraedrischen bzw. ikosaedrischen Nahordnung in der unterkühlten Schmelze verstehen, wobei die Grenzflächenenergie zum Keim um so niedriger ist, je ausgeprägter die polytetraedrische Nahordnung in der festen Phase ist. Diese Vorstellung konnte durch Rechnungen auf der Basis eines Ansatzes bestätigt werden, der aus einer Erweiterung des negentropischen Modells von Spaepen gewonnen wurde.