Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 33: Postersitzung

M 33.14: Poster

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

Thermophysikalische Eigenschaften massivglasbildender Metallegierungen in der stabilen und unterkühlten Schmelze — •Rainer Wunderlich¹, Hans-Jörg Fecht¹, S.C. Glade² und W.L. Johnson² — ¹Universität Ulm, Abteilung Werkstoffe der Elektrotechnik, Albert-Einstein-Allee 47, D-89081 Ulm — ²Division of Engineering and applied Science, California Institute of Technology, Pasadena CA 91225, USA

Die spezifische Wärme, die Schmelzenthalpie und die thermischen und elektrischen Transporteigenschaften in der stabilen und unterkühlten Schmelze einer Reihe massivglasbildender Zr-Legierungen wurden unter reduzierter Schwerkraft an Bord von Spacelab mit einer elektromagnetischen Prozessieranlage (TEMPUS) gemessen. Die besonderen Experimentbedingungen waren bedingt durch die hohe chemische Reaktivität flüssiger Zr-Legierungen im Temperaturbereich > 1000 K, dem Erreichen eines möglichst großen Unterkühlungsbereiches und damit der Notwendigkeit des Prozessierens unter Ultrahochvakuumbedingungen und der Durchführung der quantitativen kontaktlosen Kalorimetrie. Die Hauptergebnisse der Untersuchung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärme in der stabilen und unterkühlten Schmelze der Legierungen Zr₆₅Al_7.5Cu_17.5Ni₁₀, Zr₆₀Al₁₀Cu₁₈Ni₉Co₃ legt einen nichtmonotonen Verlauf als Funktion der Unterkühlung nahe, der kompatibel ist mit den Vorhersagen des Assoziatmodelles von Sommer. Die Temperaturabhängigkeit der totalen hemisphärischen Emissivität dieser Legierungen ist nicht kompatibel mit dem freien Elektronenmodell und wird tentativ durch Oberflächensegregation von Legierungskomponenten mit kleiner Oberflächenspannung und Emissivität wie z.B. Al und Cu erklärt. Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes aller untersuchter mehrkomponentigen Zr- Legierungen im Bereich T_l - 20 K bis T_l + 100 K, mit T_l der Liquidustemperatur, ist negativ mit einem um einen Faktor 10 größeren Wert als der entsprechende des Glases. Der ungewöhnlich große Wert kann im Rahmen des Ziman-Modells nicht durch strukturelle Änderungen erklärt werden, und wird als das Resultat einer zunehmenden chemischen Nahordnungseinstellung mit abnehmender Temperatur gesehen. Die Nahordnungseinstellung ist beim Erreichen der Solidustemperatur im wesentlichen abgeschlossen.