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Diffusion im metallischen Massivglas NixZryAlz

Flege, Stefan (2002)
Diffusion im metallischen Massivglas NixZryAlz.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication

Abstract

Gegenstand der Untersuchung ist die Diffusion in metallischen Massivgläsern, d.h. amorphen Legierungen, die sich in allen drei Dimensionen mit Abmessungen im mm- bis cm-Bereich herstellen lassen. Die Diffusion ist sowohl grundsätzlich – da sich die bekannten Mechanismen aus kristallinen Materialien nicht ohne weiteres übertragen lassen – als auch bezüglich möglicher Anwendungen von Interesse, da die Diffusion einen entscheidenden Faktor bei der Kristallisation darstellt. Um Aussagen über Diffusionsmechanismen in den metallischen Massivgläsern zu erhalten, insbesondere im Vergleich mit den bekannten konventionellen amorphen Legierungen, wurde die Fremddiffusion unter Variation einer Vielzahl an experimentellen Parametern untersucht, namentlich die Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung, der Atomgröße der diffundierenden Teilchen, der Massen- und Druckabhängigkeit der Diffusion sowie der bestrahlungsinduzierten Diffusion. Die Proben wurden dazu als Dünnschichten mittels thermischer Verdampfung hergestellt und die Diffusionskoeffizienten mit der Sekundärionenmassenspektrometrie bestimmt. Die Kombination der untersuchten Aspekte liefert ein konsistentes Bild, das sich durch eine Verlangsamung der Diffusion in metallischen Massivgläsern unter Abschwächung der Größenabhängigkeit auszeichnet. Zusammen mit dem gefundenen kleinen Isotopieeffektparameter und der geringen Druckabhängigkeit weist dieses auf einen kollektiven Diffusionsmechanismus hin, im Einklang mit molekulardynamischen Simulationen.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2002
Creators: Flege, Stefan
Type of entry: Primary publication
Title: Diffusion im metallischen Massivglas NixZryAlz
Language: German
Referees: Hahn, Prof. Dr. Horst ; Ortner, Prof. Dr. Hugo M.
Advisors: Hahn, Prof. Dr. Horst
Date: 27 February 2002
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Technische Universität
Refereed: 13 February 2002
URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-1932
Abstract:

Gegenstand der Untersuchung ist die Diffusion in metallischen Massivgläsern, d.h. amorphen Legierungen, die sich in allen drei Dimensionen mit Abmessungen im mm- bis cm-Bereich herstellen lassen. Die Diffusion ist sowohl grundsätzlich – da sich die bekannten Mechanismen aus kristallinen Materialien nicht ohne weiteres übertragen lassen – als auch bezüglich möglicher Anwendungen von Interesse, da die Diffusion einen entscheidenden Faktor bei der Kristallisation darstellt. Um Aussagen über Diffusionsmechanismen in den metallischen Massivgläsern zu erhalten, insbesondere im Vergleich mit den bekannten konventionellen amorphen Legierungen, wurde die Fremddiffusion unter Variation einer Vielzahl an experimentellen Parametern untersucht, namentlich die Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung, der Atomgröße der diffundierenden Teilchen, der Massen- und Druckabhängigkeit der Diffusion sowie der bestrahlungsinduzierten Diffusion. Die Proben wurden dazu als Dünnschichten mittels thermischer Verdampfung hergestellt und die Diffusionskoeffizienten mit der Sekundärionenmassenspektrometrie bestimmt. Die Kombination der untersuchten Aspekte liefert ein konsistentes Bild, das sich durch eine Verlangsamung der Diffusion in metallischen Massivgläsern unter Abschwächung der Größenabhängigkeit auszeichnet. Zusammen mit dem gefundenen kleinen Isotopieeffektparameter und der geringen Druckabhängigkeit weist dieses auf einen kollektiven Diffusionsmechanismus hin, im Einklang mit molekulardynamischen Simulationen.

Alternative Abstract:
Alternative abstract Language

The subject of this investigation is the diffusion in bulk metallic glasses, i.e. amorphous alloys produced with a size in the mm to cm range in all three dimensions. The diffusion is of particular interest from a fundamental point of view – because the adoption of the mechanisms known in crystalline materials is limited – and also with regard to potential applications, because diffusion is a crucial factor for crystallization. To elucidate the mechanisms of diffusion in bulk metallic glasses, in particular compared with the familiar conventional amorphous alloys, the impurity diffusion was investigated varying a multitude of experimental parameters, viz the dependence on the composition of the alloy, the atomic size of the tracer, the mass and pressure dependence of diffusion as well as radiation enhanced diffusion. The samples were prepared as thin films by thermal evaporation, the diffusion coefficients determined with secondary ion mass spectrometry. The combination of the investigated facets yields a consistent picture, featuring a slowdown of diffusion in bulk metallic glasses with a diminished size dependence. Combined with the small isotope effect parameter and the low pressure dependence, this indicates a collective diffusion mechanism, in accordance with molecular dynamic simulations.

English
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 05 Mar 2013 09:24
PPN:
Referees: Hahn, Prof. Dr. Horst ; Ortner, Prof. Dr. Hugo M.
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 13 February 2002
Export:
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