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Short range ordering and microstructure property relationship in amorphous alloys

dc.contributor.advisorKirchheim, Reiner Prof. Dr.de
dc.contributor.authorShariq, Ahmedde
dc.date.accessioned2007-01-29T15:29:39Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:33:27Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:59Zde
dc.date.issued2007-01-29de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B44C-Dde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2710
dc.description.abstractIm Laufe dieser Arbeit wird ein neuer Algorithmus, genannt "Next Neighbourhood Evaluation (NNE)", zur Aufklärung der atomaren nächsten Nachbarschaftsumgebung aus den mit der Atomsonde (TAP) gewonnen Daten vorgestellt. Die Atomsonde erlaubt es dabei, Atompositionen und chemische Identitäten der nächsten Nachbaratome in vielkomponentigen amorphen Materialien im Realraum zu bestimmen. Die NNE für die amorphen bulk-Legierung Pd55Cu23P22 zeigt, dass die Pd-Atome die höchste Wahrscheinlichkeit aufweisen, untereinander nächste Nachbarn (NN) zu sein. Weiterhin bestätigt die P-P-Korrelation frühere Untersuchungen anhand von Streumethoden, die ergaben, dass P kein direkter NN zu einem anderen P-Atom ist. Normalisiert man die Abstände auf den ersten NN-Abstand, erhält man für alle Element-Korrelationen ein ähnliches Verhältnis. Daraus folgt, dass unter den Atomen eine gewisse Ordnung herrscht, die unabhängig ist von der chemischen Natur der Atome. Analoge Untersuchungen wurden an Fe40Ni40P20 metallischen Glasbändern, sowohl für den as quenched-Zustand als auch nach 1h Wärmebehandlung bei 350°C durchgeführt. Für den ausgelagerten Zustand weisen diese Proben eine deutlich inhomogene Verteilung der Elemente auf Bereits im as quenched-Zustand lassen sich Hinweise für eine leichte Inhomogenität in der B-Verteilung finden. Ein Vergleich der NN-Atomverteilungen von as quenched- und ausgelagertem Zustand zeigt eine Anreicherung von Ni und B. Es ergibt sich außerdem die Tendenz von Fe und B, sich leicht voneinander zu entfernen; das Frühstadium der Bildung Ni-reicher Boride.Weiterhin wurde eine umfangreiche mikrostrukturelle Studie am glasbildenden System Zr53Co23,5Al23,5 durchgeführt. TEM- und TAP-Untersuchungen ergeben, dass die as cast bulk-Proben aus einer Kompositstruktur bestehen, die sich aus einer amorphen und einer oder mehreren kristallinen Phasen zusammensetzt. Die Kristallisation wird im Wesentlichen an der Wand der Gussform durch heterogene Keimbildung ausgelöst. Die kristallinen/n Phase/n am Rand der bulk-Stäbe führen zu einer magnetischen Anisotropie und zwei exothermen Kristallisationspeaks in den DSC-Kurven. Die dreidimensionalen Rekonstruktionen, des mit Hilfe der TAP untersuchten Volumens, zeigen ein komplexes stereologisches Netzwerk zweier Phasen. Die Zr- und Al-reiche Phase ist dabei an Co verarmt und umgekehrt ist die Co-Reiche Phase sowohl an Zr als auch an Al verarmt. Die glasartigen Zr53Co23,5Al23,5 splat-Proben weisen einen einzigen exothermen Kristallisationspeak auf - ganz im Gegensatz zu den as cast bulk-Proben mit abweichender Glastemperatur Tg. Die einzelne homogene amorphe Phase, die durch TEM-Untersuchungen entdeckte wurde, zeigt, dass die schnellere Kühlrate während des splat-quenchings zur Glasbildung in diesem Legierungssystem ausreicht. Zr53Co23,5Al23,5 bulk-Proben und splat-Proben weisen beide sehr weiche ferromagnetische Eigenschaften auf. Die Wärmebehandlung der as cast bulk-Proben resultiert in einer Erhöhung der Netto-Magnetisiserung. Die Kristallisationskinetik während der Wärmebehandlung beeinflusst sowohl die Remanenz Mr, als auch die Koerzitivität Hc. Erstaunlicherweise wurde ein drastischer Anstieg der weich-ferromagnetischen Eigenschaften für die ausgelagerten splat-Proben aufgezeichnet. Daher können die magnetischen Eigenschaften der glasbildenden Legierung Zr53Co23,5Al23,5 besonders für diesplat-Proben durch eine gezielte Wärmebehandlung erhöht werden.de
dc.format.mimetypetext/htmlde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleShort range ordering and microstructure property relationship in amorphous alloysde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedNahordnung und Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen in amorphen Legierungende
dc.contributor.refereeHofsäss, Hans Christian Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-01-09de
dc.subject.dnb530 Physikde
dc.description.abstractengA novel algorithm, "Next Neighbourhood Evaluation (NNE)", is enunciated during the course of this work, to elucidate the next neighbourhood atomic vicinity from the data, analysed using tomographic atom probe (TAP) that allows specifying atom positions and chemical identities of the next neighbouring atoms for multicomponent amorphous materials in real space. The NNE of the Pd55Cu23P22 bulk amorphous alloy reveals that the Pd atoms have the highest probability to be the next neighbours to each other. Moreover, P-P correlation corroborates earlier investigations with scattering techniques that P is not a direct next neighbour to another P atom. Normalizing the distances by the first next neighbour distance yields a ratio similar for all elemental correlations showing that there exists a certain order among the atoms, irrespective of the chemical nature of the atoms. Analogous investigations on the Fe40Ni40B20 metallic glass ribbons, in the as quenched state and for a state heat treated at 350ºC for 1 hour insinuate a pronounced elemental inhomogeneity for the annealed state, though, it also depicts glimpse of a slight inhomogeneity for B distribution even for the as quenched sample. A comparison of the NN atomic distributions for as quenched and annealed state shows accumulation of Ni and B. It also reveals the tendency of Fe and B to move slightly away from each other, an incipient step to Ni rich boride formation.Moreover, a comprehensive microstructural investigation has been carried out on the Zr53Co23.5Al23.5 glassy system. TEM and TAP investigations evince that the as cast bulk samples constitutes a composite structure of an amorphous phase and crystalline phase(s). The crystallization is essentially triggered at the mould walls due to heterogeneous nucleation. The crystalline phase(s) on the edge of the bulk rod lead to the magnetic anisotropy and two exothermic crystallization peaks in the DSC scans. The three dimensional atomic reconstruction maps of the volume analysed by TAP reveal a complex stereological interconnected network of two phases. The phase that is rich in Zr and Al concentration is depleted in Co concentration while the phase that is rich in Co concentration is depleted both in Zr and Al. Zr53Co23.5Al23.5 glassy splat samples exhibit a single exothermic crystallization peak contrary to the as cast bulk sample with a different Tg temperature. A single homogeneous amorphous phase revealed by TEM investigations depicts that the faster cooling rate during splat quenching is sufficient for the vitrification of this alloy system. Zr53Co23.5Al23.5 bulk samples and splat samples, both exhibit very soft ferromagnetic properties. The heat treatment of as cast bulk sample results in an increase in net magnetization. The crystallization kinetics during the heat treatment, effects both the remanent magnetization, Mr and coercivity, Hc accordingly. Intriguingly, a salient increase in soft ferromagnetic properties is recorded for the heat treated splat samples. Hence, the magnetic properties of the glassy Zr53Co23.5Al23.5 alloys especially for the splat quenched samples can be enhanced by a controlled heat treatment.de
dc.contributor.coRefereeSchaaf, Peter Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeSeibt, Michael PD Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.germetallische Gläserde
dc.subject.geramorphe Legierungende
dc.subject.gerweich magnetische Eigenschaftende
dc.subject.gerKompositede
dc.subject.gerMikrostrukturde
dc.subject.gerNahordnungde
dc.subject.gerradiale Verteilungsfunktionde
dc.subject.gernext neighbourhood evaluation Modulde
dc.subject.gerAtom sonden Tomographiede
dc.subject.gerTransmissionselektronen Mikroskopiede
dc.subject.gerdual fokussierter Ionenstrahl / Rasterelektronen Mikroskopiede
dc.subject.engmetallic glassesde
dc.subject.engamorphous alloysde
dc.subject.engsoft ferromagnetic propertiesde
dc.subject.engcompositesde
dc.subject.engmicrostructurede
dc.subject.engshort range orderingde
dc.subject.engradial distribution functionde
dc.subject.engnext neighbourhood evaluation modulede
dc.subject.engatom probe tomographyde
dc.subject.engtransmission electron microscopyde
dc.subject.engdual beam focused ion beam / scanning electron microscopyde
dc.subject.bk33.66 Amorpher Zustand Gläserde
dc.subject.bk33.75 Magnetische Materialiende
dc.subject.bk51.10 Metallphysikde
dc.subject.bk33.05 Experimentalphysikde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1387-9de
dc.identifier.purlwebdoc-1387de
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.subject.gokfullRVI 000: Nichtkristalline Festkörper {Physik}de
dc.subject.gokfullRVI 220: Struktur von Gläsern {Physik: Nichtkristalline Festkörper}de
dc.subject.gokfullRVI 230: Physikalische Eigenschaften von Gläsern {Physik: Nichtkristalline Festkörper}de
dc.subject.gokfullRVS 100: Atomistische Struktur von Metallen und Legierungen {Physik}de
dc.subject.gokfullRVT 240: Elektrische und magnetische Eigenschaften {Physik: Metalle}de
dc.identifier.ppn524808341de


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