Ruschel, Lucas M. und Gross, Oliver und Bochtler, Benedikt und Li, Bosong und Adam, Bastian und Neuber, Nico und Frey, Maximilian und Jakovlev, Sergej und Yang, Fan und Jiang, Haorang und Gludovatz, Bernd und Kruzic, J. J. und Busch, Ralf (2023) Ni-Nb-P-based bulk glass-forming alloys: Superior material properties combined in one alloy family. Acta Materialia, 253, Seite 118968. Elsevier. doi: 10.1016/j.actamat.2023.118968. ISSN 1359-6454.
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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645423002999?via%3Dihub
Kurzfassung
Ni-Nb-based bulk glass-forming alloys are among the most promising amorphous metals for industrial applications due to their incomparable combination of strength, hardness, elasticity and plasticity. However, the main drawback is the limited glass-forming ability, narrowing the field of application to solely small components. In this study, we show that minor additions of P to the binary Ni-Nb system increase the glass-forming ability by 150 % to a record value of 5 mm. P can be easily added by using an industrial Ni-P pre-alloy which is readily available. The partial substitution of Nb by Ta further boosts the glass-forming ability to values 200 % higher than that of the binary base alloy. Besides conventional X-ray diffraction measurements, the amorphous nature of the samples is verified by high-energy synchrotron X-ray diffraction experiments. Moreover, the mechanical properties of the new alloy compositions are characterized in uniaxial compression tests and Vickers hardness measurements, showing a high engineering yield strength of 3 GPa, an extended plastic regime up to 10 % strain to failure and an increase of the hardness to a maximum value of 1000 HV5. Additionally, calorimetric measurements reveal that the modified alloys feature an extended supercooled liquid region up to 69 K upon heating, permitting thermoplastic micro molding of amorphous feedstock material.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/201043/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Ni-Nb-P-based bulk glass-forming alloys: Superior material properties combined in one alloy family | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 4 Mai 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Acta Materialia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 253 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.actamat.2023.118968 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 118968 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1359-6454 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Bulk metallic glass; Ni-Nb alloys; Phosphorous; High-strength material; Glass-forming ability;Electrostatic levitation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Yang, Fan | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 22 Dez 2023 12:45 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 09 Apr 2024 13:47 |
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