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Glas-Matrix-Komposite

Kontakt: Dr. Uta Kühn

Attraktive mechanische Eigenschaften wie hohe Festigkeit, große elastische Dehnung, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit gehen bei metallischen Gläsern häufig mit sprödem Verhalten einher. Die plastische Deformation ist dabei ein inhomogener Prozess, der über intrinsisch instabile Scherbänder abläuft, welche sich rasch zu Rissen entwickeln und mit abruptem Materialversagen endet.

Für industrielle Anwendungen erwünschte Eigenschaften wie Zähigkeit, Duktilität, bis hin zur Kaltverfestigung sollen durch die Bildung von kristallinen Ausscheidungen erreicht werden, sog. Glas-Matrix-Komposite. Kristalline Partikel können die schnelle Entwicklung der Scherbänder durch Änderung der Spannungsverteilung effektiv hemmen und so die Duktilität des Komposits signifikant bei Raumtemperatur verbessern. Das Verformungsverhalten hängt dann maßgeblich von der Verteilung, der Größe und dem Volumenanteil der kristallinen Partikel ab.

Wesentliche Ansätze für die systematische Untersuchung dieser Einflussfaktoren sind, neben der chemischen Zusammensetzung, die Gussparameter sowie nachträgliche Rascherhitzung mit anschließendem Raschabkühlen (Flash-Annealing). Ziel ist es die Relation zwischen Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften zu verstehen und den Einfluss der Glasmatrix, der Kristallite sowie deren Grenzflächen auf das Verformungsverhalten zu bestimmen.

Mit diesem Wissen könnten hochfeste und gleichzeitig duktile Kompositwerkstoffe für den industriellen Einsatz gefertigt werden.

Ausgewählte Publikationen:

K. Sun, G. Wang, Y.W. Wang, H.C. Chen, L. Yan, S. Pauly, Y.H. Wu, H. Weber, Q.Wang, B. Huang, Y.D. Jia, J. Yi, Q.J. Zhai
Structural rejuvenation and relaxation of a metallic glass induced by ion irradiation
DOI: 10.1016/j.scriptamat.2020.01.023

K.K. Song, X.L. Han, S. Pauly, Y.S. Qin, K. Kosiba, C.X. Peng, J.H. Gong, P.X. Chen, L. Wang, B. Sarac, S. Ketov, M. Mühlbacher, F. Spieckermann, I. Kaban, J. Eckert
Rapid and partial crystallization to design ductile CuZr-based bulk metallic glass composites
DOI: 10.1016/j.matdes.2017.11.008

K. Kosiba, S. Scudino, R. Kobold, U. Kühn, A.L. Greer, J. Eckert, S. Pauly
Transient nucleation and microstructural design in flash-annealed bulk metallic glasses
DOI: 10.1016/j.actamat.2017.01.059

K. Kosiba, S. Pauly
Inductive flash-annealing of bulk metallic glasses
DOI: 10.1038/s41598-017-02376-x