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Assessment of the thermodynamics, kinetics and crystallization sequence of Ni-Nb-P-based bulk metallic glass-forming alloys

Ruschel, Lucas M. und Adam, Bastian und Gross, Oliver und Frey, Maximilian und Neuber, Nico und Yang, Fan und Busch, Ralf (2026) Assessment of the thermodynamics, kinetics and crystallization sequence of Ni-Nb-P-based bulk metallic glass-forming alloys. Acta Materialia, 306, Seite 121918. Elsevier. doi: 10.1016/j.actamat.2026.121918. ISSN 1359-6454.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645426000248

Kurzfassung

This study investigates the glass-forming ability of Ni–Nb–P-based bulk metallic alloys through a systematic analysis of their thermodynamic, kinetic, and crystallization behavior. Differential scanning calorimetry, viscosity measurements, and in-situ synchrotron X-ray diffraction were employed to examine three compositions: Ni62Nb38, Ni59.2Nb38.8P2 and Ni59.2Nb33.8Ta5P2. While all alloys exhibit a high thermodynamic driving force for crystallization, the phosphorus- and tantalum-containing variants demonstrate significantly improved glass-forming ability. This improvement is linked to increased viscosity and suppression of primary crystallization. In particular, the addition of phosphorus promotes the formation of a phosphorus-rich intermetallic phase that requires long-range diffusion, delaying crystallization. The combined kinetic slowdown and delayed phase formation sufficiently retard crystallization, allowing fully amorphous samples up to 6 mm in diameter to be produced, compared to 2 mm for binary Ni–Nb. These findings highlight how judicious micro-alloying can enhance glass-forming ability through kinetic control of the crystallization pathway.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226248/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Assessment of the thermodynamics, kinetics and crystallization sequence of Ni-Nb-P-based bulk metallic glass-forming alloys
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ruschel, Lucas M.Lehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Adam, BastianLehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gross, OliverLehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, MaximilianLehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neuber, NicoLehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, FanFan.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Busch, RalfLehrstuhl fur metallische Werkstoffe, Universität des SaarlandesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Januar 2026
Erschienen in:Acta Materialia
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:306
DOI:10.1016/j.actamat.2026.121918
Seitenbereich:Seite 121918
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-6454
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bulk metallic glass; Ni–Nb-based BMGs; Electrostatic levitation; Viscosity; Fragility; Crystallization
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HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien, R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Metallische Werkstoffe und Prozesse
Hinterlegt von: Yang, Fan
Hinterlegt am:31 Aug 2026 10:44
Letzte Änderung:31 Aug 2026 10:44

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