Synchrotron-Based Characterization of Bulk Metallic Glasses

Synchrotron-Röntgendiffraktometrie ermöglicht es in-situ schneller struktureller Veränderungen in Materialien während der Anwendung externer Stimuli wie mechanischer, chemischer oder thermischer Prozesse zu untersuchen. Bei metallischen Gläsern ermöglicht sie die Identifikation metastabiler Phasen, die bei Temperaturprogrammen während Fast Differential Scanning Calorimetry (FDSC) mit hohen Heiz- und Kühlraten im Bereich von 1 - 100 000 K/s, aus der amorphen Matrix entstehen. Die hohe Energie und der fokussierte Strahl von Synchrotron-Anlagen der letzten Generation könnten jedoch die energetischen Zustände des Materials und seine Kristallisationsmechanismen verändern. In dieser Arbeit wird eine Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5 (at.%) Legierung, die durch Sauggießen hergestellt wurde, FDSC-Experimenten unter in-situ und ex-situ Überwachung, d.h. mit und ohne Röntgenbestrahlung, unterzogen. Die verschiedenen thermischen Umwandlungen, Aktivierungsenergien und kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder werden zum Vergleich berechnet. Es wurden signifikante Unterschiede zwischen den beiden Bedingungen festgestellt. Am bemerkenswertesten sind die durch die Röntgenstrahlen erhöhte Anzahl an kristallinen Phasen und eine durch die Röntgenstrahlung induzierte Glühung bei 296ºC. Es wird angenommen, dass die Absorption von Röntgenstrahlen durch den Goldchip und der unterkühlten Schmelze die Probe erwärmt bzw. die Schwingungskinetik der leichten Elemente im Material erhöht. Dies bedeutet, dass die mit der In-situ-Synchrotron-Charakterisierung erzielten Ergebnisse als "Strahlungsbeeinflusst" betrachtet werden sollten.