Untersuchungen zum Effekt der Hyperkühlungsgrenze auf die Kristallwachstumsgeschwindigkeit intermetallischer Legierungen

Abstract

Mittels elektrostatischer Levitation (ESL) wurde die Kristallwachstumsgeschwindigkeit als Funktion der Unterkühlung v(∆T ) für die intermetallische, kongruent schmelzende Verbindung NiTi und Legierungen von Cu Zr sowie für die Zr-basierten ternären Legierungen (NixCu1−x)Zr (x = 0.3, 0.4) und die Ni-basierte ternäre Legierung Ni(Zr0.5Ti0.5) untersucht. Der Versuchsaufbau ermöglichte es, die Erstarrungstemperaturen frei zu wählen und so präzise Daten mit geringer Streuung in kurzen Temperaturintervallen großer Unterkühlungsbereiche zu messen. Mit Ausnahme der eutektischen Legierungen Cu0.56Zr0.44 und Cu0.46Zr0.54 konnten alle untersuchten Systeme bis unterhalb ihrer entsprechenden Hyperkühlungsgrenzen ∆Thyp unterkühlt werden. Bemerkenswerterweise änderte sich die Wachstumsgeschwindigkeit jeder Legierung signifikant bei ∆Thyp. Die mittels Hochgeschwindigkeitskameraaufnahme beobachteten Erstarrungsfronten aller Legierungen haben in der Nähe von ∆Thyp eine sphärische Form. Eine signifikante Änderung ihrer Morphologie bei Überschreitung von ∆Thyp wurde nicht beobachtet. Der beobachtete Effekt scheint für Legierungssysteme, deren Unterkühlung ∆Thyp überschreitet, von grundlegender Bedeutung zu sein.