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Metallische Gläser

Bisher wurde vorausgesetzt, daß die metallischen festen Phasen immer kristallin sind. Unter geeigneten Umständen muß dies jedoch nicht der Fall sein; es können auch nichtkristalline Strukturen, metallische Gläser, auftreten.

Durch verschiedene Herstellungsverfahren kann verhindert werden, daß sich eine Kristallstruktur ausbildet, das Material verbleibt in einer Atomanordnung ohne Periodizität, ohne Fernordnung, ähnlich den Atomen in einer Schmelze, allerdings mit fixierten atomaren Positionen. Die naheliegendste Möglichkeit, ein metallisches Glas herzustellen, ist das schnelle Abschrecken einer Schmelze oder eines Dampfs. Eine gängige Methode ist das sogenannte Schmelzspinnen (melt-spinning), bei dem das flüssige Metall auf einen rasch rotierenden, gekühlten Zylinder fällt.

Abbildung 4.10: Prinzip eines Schmelzspinners zur Herstellung rascherstarrter Legierungen
\begin{figure}\psfig{figure=bilder/melt_spin.ps,width=9cm,angle=-90}\end{figure}

Eine andere Methode um metallische Bereiche in ein Glas zu überführen, ist das sog. ''laser-quenching'', wobei ein energiereicher Laserpuls auf die Metalloberfläche fokussiert wird, so daß das Metall kurzzeitig aufschmilzt und danach wieder sehr rasch erstarrt, da die Wärme über das darunterliegende Metall sehr rasch abgeführt wird. Weitere Verfahren beruhen darauf, das vorhandene Kristallgitter zu zerstören, etwa durch Bestrahlung mit energiereichen Teilchen (Ionen, Elektronen, Neutronen) oder aber durch extreme plastische Verformung in Kugelmühlen o.ä. Hier wird das zu amorphisierende Material als Pulver zusammen mit Hartmetallkugeln etwa in einer Planetenmühle immer wieder verformt und kaltverschweißt, bis das Kristallgitter zerstört ist.

Die letzte Methode ist die Amorphisierung durch Interdiffusion: mehrere dünne Schichten zweier unterschiedlicher Metalle diffundieren ineinander, bilden aber nicht sofort die stabile intermetallische Phase aus, sondern die entstehende Legierung kann zunächst amorph sein.



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Ferdinand Haider 2000-10-17