Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 33: Postersitzung

M 33.13: Poster

Donnerstag, 29. März 2001, 15:15–19:00, Foyer S4, CCH

Strukturuntersuchungen im stabilen und metastabilen Flüssigkeitsbereich — •Th. Alteholz und W. Hoyer — Institut für Physik, Technische Universität Chemnitz, D-09107 Chemnitz

Während die Struktur der meisten Elemente und einer Reihe von binären Legierungen im stabilen Flüssigkeitsbereich gut untersucht ist, gibt es für das Verhalten im unterkühlten Zustand nur wenige Messungen. Im Vorhaben wurden deshalb mit Röntgenbeugung die Schmelzen der Elemente Ag, Cu, Ge, In und Sn im normalen und unterkühlten Flüssigkeitsbereich untersucht. Die Proben wurden in unabhängigen Messreihen in einem 2-2-Diffraktometer mit Si(Li)-Detektor und einem Vertikaldiffraktometer mit ortsempfindlichem Detektor untersucht. Die höchsten Unterkühlungen wurden für Silber in Graphittiegeln mit 60 K und für emulgiertes Zinn mit 77 K erreicht.

Die Messungen an Ge, In und Sn zeigen keine gravierenden Änderungen in den Strukturfaktoren. Sowohl im normalen als auch im unterkühlten Flüssigkeitsbereich verändert sich mit sinkender Temperatur die Lage des Hauptmaximums geringfügig zu höheren Impulsüberträgen, während die Höhe des Hauptmaximums schwach ansteigt. Ebenso schwache Änderungen ergeben sich für die aus der Paarverteilungsfunktion entnommenen Abstände erster Nachbaratome und die Koordinationszahl erster Nachbarn. Ein komplexeres Abkühlverhalten im unterkühlten Zustand wird bei Silber beobachtet. Unterhalb von 945 ^∘C (Unterkühlung etwa 20 K) sinkt die vom Heizsystem eingespeiste Leistung bei gleichbleibender vorgewählter Abkühlrate der Probe für etwa drei Minuten überdurchschnittlich ab. Das bedeutet, dass die Probe während dieser Zeit, bzw. in dem dabei durchfahrenen Temperaturintervall, Wärme abgibt. Nachdem die Wärmeabgabe der Probe beendet ist, reicht die reduzierte Heizleistung nicht mehr aus, die eingestellte Abkühlrate zu halten, sodass die Probentemperatur um einige Kelvin abnimmt. Diese Abnahme wird durch den Regler über eine kurze starke Erhöhung der Heizleistung ausgeglichen. Am Ende des ganzen Vorgangs wird die Probe wieder wie gewünscht langsam abgekühlt. Der Effekt ist reproduzierbar, tritt bei unterschiedlichen Tiegelmaterialien sowie Heiz- und Regelsystemen auf.

Im Strukturfaktor und der Paarverteilungsfunktion treten im Temperaturbereich, für den das abnormale Abkühlverhalten beobachtet wird, sehr ausgeprägte Änderungen auf. Etwas schwächer ausgeprägt wird gleichartiges Verhalten auch für das unterkühlte Kupfer gefunden.