Gläser und amorphe Werkstoffe

Welche Kombination von Bedingungen ist empirisch für Legierungen bekannt, aus denen sich leicht massive metallische Gläser herstellen lassen, die also auch bei Dicken von einigen mm und mehr glasartig erstarren (Inoue-Regeln)?

  1. ADie Legierung besteht aus nur zwei Elementen, liegt in der Zusammensetzung nahe an einem hochschmelzenden reinen Metall und hat eine hohe Liquidustemperatur
  2. BDrei oder mehr Elemente mit nahezu gleichem Atomradius werden so kombiniert, dass die Mischungswärme zwischen ihnen positiv ist
  3. CSie besteht aus drei oder mehr Elementen, die Atomradien der Hauptelemente unterscheiden sich um ca. 12 % oder mehr, und die Mischungswärme ist negativ
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Lösung: C. Sie besteht aus drei oder mehr Elementen, die Atomradien der Hauptelemente unterscheiden sich um ca. 12 % oder mehr, und die Mischungswärme ist negativ

Die Inoue-Regeln umfassen drei Punkte: Mehrkomponentigkeit, einen Unterschied der Atomradien der Hauptelemente von ca. 12 % oder mehr und eine negative Mischungswärme. Mischen sich unterschiedlich große Atome unter gegenseitiger Anziehung, nimmt die Schmelze eine dicht gepackte, ungeordnete Anordnung an, und Diffusion und Umordnung der Atome verlangsamen sich. Außerdem erfordert die Kristallbildung aus einer Schmelze mit vielen Elementen eine weitreichende Umordnung der Atome, sodass Keimbildung und Wachstum von Kristallen erschwert werden. Hilfreich ist auch die niedrigere Liquidustemperatur bei Zusammensetzungen nahe einem tiefen Eutektikum. Kombinationen mit gleichen Atomradien und positiver Mischungswärme neigen zur Bildung von Mischkristallen oder zur Phasentrennung, und Zusammensetzungen nahe einem reinen Metall erstarren selbst bei Abschreckung mit etwa 10⁶ K/s kaum glasartig.

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