Thermodynamik von Nanomaterialien
Ansprechpartner: Jörg Weissmüller
Legierungsphasendiagramme dokumentieren Gleichgewichtszustände mehr- komponentiger Systeme, zum Beispiel in der Temperatur-Zusammenset- zungsdomäne. Sie stellen eine unabkömmliche Datenbasis bei der Selektion und Optimierung von Materialsystemen für technische Anwendungen dar. Bei nanoskaligen Materialien trägt die Energetik der Grenzflächen erheblich zu den treibenden Kräften und zu den resultierenden Gleichgewichtszuständen bei. Mit der Korn- oder Partikelgröße wird daher bei Phasendiagrammen nanoskaliger Legierungen eine neue Dimension im Konfigurationsphasenraum relevant. Die damit verbundenen Zusammenhänge sind noch wenig untersucht und in weiten Bereichen unverstanden.
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In nanokristallinen Legierungen mit aus- geprägter Tendenz zur Korngrenzen- segregation treten als Funktion der Korngröße,D, Minima in der freien Ener- giekurve, G(D), aus. Diese entsprechen einem metastabilen Zustand, in dem das Kornwachstum unterbunden und das Material daher zu erhöhter Temperatur stabil ist. | |
Aus der Gibbsschen Phasenregel folgen Kriterien für die Topologie von Legie- rungsphasendiagrammen. So können drei Phasen nur in einem Punkt in der Tempe- ratur-Zusammensetzungs-Domäne (T,x) koexistieren. In nanoskaligen Systemen, wie dem gezeigten Bi-Cd Partikel in Al Matrix, sind diese Regeln scheinbar verletzt. |
