Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Metallphysik Montag
M 10 Diffusion
Zeit: Montag 16:30–18:00 Raum: H4
M 10.1 Mo 16:30 H4
Diffusion in nanokristallinen Magnetwerkstoffen — •Simone
Herth 1 , Martin Eggersmann 1 und Roland Würschum 2 —
1 Institut für Nanotechnologie, Forschungszentrum Karlsruhe — 2 Institut
für Technische Physik, Technische Universität Graz
An strukturell stabilen, porenfreien nanokristallinen (n-) Legierungen
wurden Selbstdiffusionsuntersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, Erkenntnisse
über die mikroskopischen Prozesse zu erlangen, die zur induzierten
magnetischen Anisotropie führen. Aufgrund intergranularer amorpher
Restphasen ist die Grenzflächendiffusion in weichmagnetischem n-
Fe73,5Si13,3B9Nb3Cu1 und n-Fe90Zr7B3 im Vergleich zu herkömmlicher
Korngrenzendiffusion verlangsamt. Messungen der Ge-Diffusion in n-
Fe73,5Si13,3B9Nb3Cu1 deuten darauf hin, dass die Induzierung der magnetischen
Anisotropie durch die langsame Si-Selbstdiffusion in den Fe3Si-
Nanokristalliten bestimmt wird. In hartmagnetischem n-Nd2Fe14B konnte
die Tracerdiffusion am Schmelzübergang der Nd-reichen Korngrenzenphase
untersucht werden.
M 10.2 Mo 16:45 H4
Positronlebensdauerspektroskopie an Al-Cu-Modellegierungen
— •Christine Negrini, Matz Haaks, Ingo Müller, Torsten E.
M. Staab und Karl Maier — Helmholtz Institut für Strahlen- und
Kernphysik, Universität Bonn, Nußallee 14-16, D-53115 Bonn, Germany
Aluminium-Kupfer-Legierungen sind wichtige Leichtbauwerkstoffe. Bei
diesen Legierungen behindern die Kupferausscheidungen, sogenannte
Guinier-Preston-Zonen, die Versetzungsbewegung. Die Defektverteilung
in Umgebung der GP-Zonen wird mit der Positronenannihilationsspektroskopie
(PAS) und der Dopplerverbreiterung untersucht. Ein besonderes
Interesse besteht in der Klärung der Frage, inwiefern die makroskopischen
Eigenschaften der Legierungen von der mikroskopischen Struktur,
speziell von der Größe und der Verteilung der Kupfer-Ausscheidungen
bestimmt werden. Die Konzentration des Legierungselements Kupfer variiert
von 0 bis 17 Atomprozent. Über verschiedene Deformationsgrade
bis zu 60 Prozent wurden im Zugversuch unterschiedliche Versetzungskonzentrationen
erzeugt. Ergänzend zur Positronenlebensdauerspektroskopie
wurden die Daten mit Messungen der Härte korreliert.
M 10.3 Mo 17:00 H4
EXAFS-Messungen zum Nachweis von Kupfer während
der Bildung von kupferreichen Ausscheidungen in Al-Cu-
Legierungen — •Torsten E. M. Staab 1 , Christiane Zamponi 1 ,
Ingo Müller 1 , Michael Röbel 1 , Karl Maier 1 und Hartwig
Modrow 2 — 1 Helmholtz Institut für Strahlen- und Kernphysik,
Universität Bonn, Nußallee 14-16, D-53115 Bonn, Germany —
2 Physikalisches Institut, Universität Bonn, Nußallee 12-14, D-53115
Bonn, Germany
Die Festigkeit ausscheidungsgehärteter Aluminiumwerkstoffe wird
durch Verteilung und Größe kupferreicher, nanoskaliger Cluster — sogenannter
Guinier-Preston-Zonen — bestimmt, da diese Ausscheidungen
effektiv die Versetzungsbewegung behindern. Die atomare Umgebung
des Legierungselementes Kupfer wird mittels EXAFS-Messungen an der
Kupfer k-Kante nachgewiesen. Durch Vergleich mit ab-initio Rechnungen
kann gezeigt werden, daß sich Kupferatome direkt nach dem Abschrecken
vorzugsweise auf substitutionellen Gitterplätzen, d.h. umgeben von Al-
Atomen, befinden. Dagegen ändert sich während der Bildung von Ausscheidungen
die atome Umgebung der Kupferatome. Sie wird durch die
Anlagerung weiter Kupferatome immer kupferreicher, bis sie sich schließlich
der Zusammensetzung der Gleichgewichtsphase Al2Cu annähert.
M 10.4 Mo 17:15 H4
Leerstellenaffinität von Ausscheidungen in der Legierung Al-
Cu — •Michael Röbel, Torsten E. M. Staab und Karl Maier
— Helmholtz Institut für Strahlen- und Kernphysik, Universität Bonn,
Nußallee 14-16, D-53115 Bonn, Germany
Aluminiumwerkstoffe im Flugzeugbau unterliegen starken Belastungen.
Die Festigkeit dieser Werkstoff wird durch Größe, Struktur und
Verteilung von Ausscheidungen — kupferreiche Nanocluster oder sog.
Guinier-Preston Zonen — bestimmt, die durch Hinderung der Versetzungsbewegung
die Härte bestimmen. Die Mikrostruktur dieser Werkstoffe
wird durch Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern bei moderaten
Temperaturen passend eingestellt. Leerstellen, die beim Abschrecken eingefroren
wurden, spielen eine entscheidende Rolle beim Materialtransport
von Kupfer zu den Ausscheidung. Die Diffusivität der Leerstellen ist entscheidend
für die Kinetik der Ausscheidungsbildung. Mit ab-initio Rechnungen
wurde die Stärke der Bindung von Leerstellen an Cu-Atome und
kupferreiche Ausscheidungen untersucht. Zusätzlich wurden Positronenannihilationsparameter
bestimmt, um die Rechnungen direkt mit Experimenten
vergleichen zu können.
M 10.5 Mo 17:30 H4
Lithium Spin-Alignment Echo NMR-Spektroskopie zur Untersuchung
der Dynamik und Geometrie langsamer Ionenbewegungen
in kristallinen Ionenleitern — •Martin Wilkening und
Paul Heitjans — Universität Hannover, Institut für Physikalische Chemie
und Elektrochemie
Das genaue Studium einzelner Sprungprozesse von Ionen ist wichtige
Voraussetzung für das Verständnis komplexer Diffusionseigenschaften
fester Ionenleiter. In Analogie zur quasielastischen Neutronenstreuung
ermöglicht die Spin-Alignment Echo NMR-Spektroskopie [1–3] die Aufzeichnung
von Korrelationsfunktionen, die grundsätzliche Informationen
über Zeitskala der Ionendynamik und Details der bevorzugten Diffusionswege
enthalten. Langsame Translationsprozesse mit Sprungraten auf der
kHz bis sub-Hz Zeitskala können durch die Aufzeichnung von Alignment-
Echos erfasst werden. Am Beispiel verschiedener kristalliner Ionenleiter,
z.B. LixTiS2, Li4SiO4, Li3N, wird die Leistungsfähigkeit der Methode vorgestellt
und diskutiert.
[1] H. W. Spiess, J. Chem. Phys. 72, 6755 (1980).
[2] G. Fleischer, F. Fujara, in NMR, Principles and Progress, edited by
P. Diehl, E. Fluck, H. Günter, R. Kosfeld, and J. Seelig (Springer, Berlin,
1994), Vol. 30, p. 159.
[3] F. Qi, T. Jörg, R. Böhmer, Solid State Nucl. Magn. Res. 22, 484
(2002).
M 10.6 Mo 17:45 H4
Ni and Mn self-diffusion in Ni-Mn alloys — •Serguei Peteline
and Helmut Mehrer — Institut für Materialphysik, Universität
Münster, D-48149, Münster, Germany
Ni and Mn self-diffusion has been investigated in Ni50Mn50 alloys over
wide temperature ranges. The alloys were prepared by the group of Prof.
Chang at the University of Wisconsin, USA. The diffusion of 63 Ni and
54 Mn was measured by the radiotracer method in disordered fcc, B2 and
L1(0) structure regions present in this compound at different temperatures.
The diffusivity of Mn was found to be significantly faster than
the Ni diffusivity in all single phase structure regions. More than one
order of magnitude diffusivity change was observed upon the fcc ↔ B2
transition. The activation enthalpy of Ni self-diffusion in the disordered
fcc phase is almost 90 kJ/mol higher than the corresponding value for
Mn. In the B2 phase there is only a slight difference between the activation
enthalpies of the components which lies within the error bars. A
comparison of the present experimental data on tracer self-diffusion with
literature data on interdiffusion in the Ni-Mn system shows good agreement
between experimental interdiffusion coefficients and those deduced
using the Darken-Manning equation from the present tracer diffusion coefficients.
The thermodynamical factor was found to vary from 3 to 4
depending on the structure.