Kinetics of crystallization in amorphous alloys : nucleation and growth [article]

Heiko Nitsche, Universität Stuttgart, Universität Stuttgart
2005
Der amorphe Zustand eignet sich hervorragend um Keimbildungs- und Wachstumsprozesse während der Kristallisation zu untersuchen, da hierzu für metallische Gläser eine kontrollierte Wärmebehandlung bei relativ niedrigen Temperaturen möglich ist und dadurch eine detaillierte kinetische Untersuchung der Kristallisation erfolgen kann. Zur Aufklärung des Kristallisationsverhaltens wurden amorphe Mg- und Al-Basislegierungen mit dem Schmelzspinnverfahren hergestellt. Die Untersuchungen der
more » ... en der Umwandlungskinetik amorpher Mg80Cu10Y10 und Al85Ni8Y5Co2 Legierungen erfolgt mit verschiedenen sich ergänzenden Techniken. Mit der so genannten "Differential Scanning Calorimetry" (DSC) erfolgten die Untersuchung der Umwandlungen bei konstanter Heizrate (isochron) oder konstanter Temperatur (isotherm). Die Phasen-Identifizierung nach verschiedenen Wärmebehandlungen wurde mit einem Röntgendiffraktometer (XRD) durchgeführt. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) in Kombination mit Elektronen-Energie-Verlust Spektroskopie (EELS) und hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie ermöglichen die Charakterisierung der Mikrostruktur und die quantitative Bestimmung von Teilchendurchmesser und Teilchendichte nach verschiedenen Auslagerungen. Die Kristallisation von amorphem Mg80Cu10Y10 erfolgt in drei Schritten. Eine detaillierte kinetische Untersuchung wurde für den ersten Kristallisationsschritt bei ca. 430 K durchgeführt, wobei hier Mg, Mg24Y5 und zwei unidentifizierte Phasen mit Teilchendurchmessern von ca. 70 nm ausscheiden. Ein modulares analytisches Modell zur Beschreibung von Phasenumwandlungen wurde zur Anpassung von isothermen DSC-Scans verwendent um die beteiligeten Keim- und Wachstumsmechanism zu bestimmen. Mit dem neuen Modell können Mischungen Keimbildungdungsmechanismen berücksichtigt und die Aktivierungsenergien für Keimbildung und Wachstum direkt und seperat bestimmt werden. Die kinetischen Analysen haben gezeigt, dass Avrami Keimbildung in Kombination mit Volumendiffusion kontrolliertem Wachstum die experimentellen Ergeb [...]
doi:10.18419/opus-6575 fatcat:rfxtk2te2zexxnzckrca7gt2cm