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Auf der Suche nach Metall-Glas-Elementen nicht mehr auf der Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Metallisches Glas wird für ein breites Anwendungsspektrum entwickelt. Dieses relativ neue Material ist stärker als die besten Metalle, hat aber die Flexibilität von Kunststoffen.

Es stellt sich jedoch heraus, dass es eine zeitaufwändige Aufgabe ist, die richtigen Elemente für die Herstellung von metallischem Glas zu finden. Ein Forscherteam um Jan Schroers, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften, hat eine Methode entwickelt, um den Bedarf an

Die Eigenschaften von metallischen Gläsern sind auf ihre einzigartige Atomstruktur zurückzuführen: Wenn metallische Gläser von flüssig zu fest abgekühlt werden, werden ihre Atome zufällig angeordnet und kristallisieren nicht wie herkömmliche Metalle. Aber die Fähigkeit zur Glasformung (GFA) – die Leichtigkeit, mit der ein Metall oder eine Legierung zu Glas wird – ist komplex und wenig verstanden. Und die GFA, die versucht, das Material zu quantifizieren, wurde sorgfältig experimentell entworfen und ist rechentechnisch anspruchsvoll. Daher haben nur wenige Legierungen eine ideale Eigenschaftskombination gefunden und der derzeitige Einsatz von metallischem Glas ist auf hochspezialisierte Anwendungen beschränkt. Um ihr Potenzial zu entfalten, muss eine breitere Palette von Legierungen charakterisiert werden.

Auf der Suche nach Metall-Glas-Elementen nicht mehr auf der Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Das Forscherteam hat eine Methode entwickelt, die viel Zeit und Versuch und Irrtum erfordert. Sie fanden heraus, dass sie durch herkömmliche Röntgenbeugung berechnen können, wie leicht sich die Legierung in Glas umwandeln lässt. In dieser Studie verarbeiteten sie etwa 5,700 Röntgenbeugungsmuster von 12 Legierungssystemen – beispiellose experimentelle Daten in Quantität und Qualität.

Wir können Informationen über Glas aus Röntgenbeugungsmustern extrahieren, was sehr einfach zu messen ist, sagte Schroers. Früher konnte man nur beurteilen, ob das Material Glas war. Jetzt können wir das Glas unterscheiden, indem wir die Breite des ersten Peaks betrachten. Diese Breite sagt uns, wie einfach es ist, Glas zu formen.

Aus praktischer Sicht bedeutet dies, dass der Zeitaufwand für die Suche nach neuen metallischen Gläsern deutlich reduziert wird. Ob ein Material besser ist als Glas aus einem anderen Material, erfordert nach traditionellen Methoden einen „sehr, sehr feinen“ Prozess.

„Wenn Sie jetzt eine Röntgenbeugung machen, wissen Sie, wie gut das Glas ist“, sagte er. „Es gibt Tausende von verschiedenen Kristallen, und wir können jeden unterscheiden und seine Eigenschaften beschreiben. Jetzt haben wir die Möglichkeit, Glas zu unterscheiden. Es ist nicht wie bei Kristallen, aber durch Spektroskopie können wir Rückschlüsse auf die Fähigkeit von Glas ziehen, sich zu bilden.“ wir haben eine Attributstrukturfunktion, die einfach zu messen ist.“

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