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Thermophysical properties and solidification behavior of liquid Vit106a in microgravity

Terebenec, Damien und Mohr, Markus und Wunderlich, Rainer und Fecht, H. J. und Schneider, Stephan und Domman, Alex und Neels, Antonia (2026) Thermophysical properties and solidification behavior of liquid Vit106a in microgravity. npj Microgravity, 12 (26). Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41526-026-00572-6. ISSN 2373-8065.

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Kurzfassung

In this study, we investigate the effects of thermal history, gravitational environment, and processing conditions on the vitrification and crystallization behavior of Vit106a bulk metallic glass (BMG) alloys. Samples were processed either on ground using arc melting, or in short-term and long-term microgravity conditions in parabolic flight and aboard the International Space Station (ISS) using electromagnetic levitation (EML). Despite employing a two-step synthesis approach with a Nb–Ni pre-alloy, large Nb-rich regions were observed in the lower sections of Earth and parabolic flight samples, indicating gravitational segregation of Nb due to its high density and limited reactivity. In contrast, no such segregation was observed in the ISS-processed sample, suggesting that microgravity, possibly suppressed density-driven separation. The critical cooling rate for achieving vitrification in a 6.5 mm diameter Vit106a sphere exceeds 30 K s−1, much higher than previously reported for smaller samples of 2 mm diameter, highlighting the scale sensitivity of vitrification probably due to strong sensitivity to heterogenous nucleation. However, glass-forming ability cannot be described only by cooling rate. Our results demonstrate that liquid-state processing conditions play a decisive role in governing subsequent crystallization behavior. In particular, sinusoidal thermal modulation combined with high overheating temperatures (above ∼1275 K) markedly extends the supercooled liquid region, with reductions in crystallization temperature of up to 80 K. Our findings underscore the combined influence of microgravity, overheating temperature, and thermal modulation in controlling liquid-phase behavior and optimizing processing conditions for bulk metallic glass formation at large scales.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226250/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermophysical properties and solidification behavior of liquid Vit106a in microgravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Terebenec, DamienCenter for X-ray Analytics, Empa Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dübendorf, Switzerland. Damien.terebenec (at) empa.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mohr, Markusmarkus.mohr (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2395-7169225301305
Wunderlich, RainerUniversität Ulm, DeutschlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fecht, H. J.Universität UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, StephanStephan.Schneider (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-7974-4193NICHT SPEZIFIZIERT
Domman, AlexEmpaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neels, AntoniaEmpaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Februar 2026
Erschienen in:npj Microgravity
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.1038/s41526-026-00572-6
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Nature, PortfolioNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Nature Publishing Group
Name der Reihe:npj Microgravity
ISSN:2373-8065
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ISS, electromagnetic levitation, EML, containerless processing, Vit alloy, glassformer
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 - Projekt EML-Steady
Standort: Köln-Porz , Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Metallische Werkstoffe und Prozesse
Institut für Quantentechnologien
Hinterlegt von: Schneider, Dr.rer.nat. Stephan
Hinterlegt am:31 Aug 2026 10:55
Letzte Änderung:02 Sep 2026 13:11

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