Investigation of the segregation behaviour in nanocrystalline materials

Abstract

Die Möglichkeit einzelne Atome chemisch zu identifizieren und gleichzeitig dreidimensional zu rekonstruieren ist die einzigartige Stärke der Atomsondentomographie (APT). Daher wurde diese Methode eingesetzt, um den atomaren Prozess, der dem mechanischen Legieren zugrunde liegt,systematisch zu untersuchen.Betrachtet man die weitverbreitete Anwendung und Zugänglichkeit der Elemente, bildet Fe-Cu in ideales Modellsystem zur Erforschung der erzwungenen erhöhten Nichtgleichgewichtslöslichkeit, zumal das System nicht-mischend und durch eine große positive Mischungswärme chrakterisiert ist. Außerdem ist Fe-Cu eines der attraktivsten Systeme in der technischen Anwendung, weil es den Invareffekt aufweist.Hier werden Ergebnisse von Pulvern mit niedrigen Konzentrationen der Minoritätskomponente (2.5 -10 at.%) vorgestellt. Zumal ein duktiles Element (Cu, kfz) und ein sprödes (Fe, krz) kombiniert wurden, wurden auffällige Unterschiede in der Morphology erwartet und auch auf allen Längenskalen gefunden, in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis der beiden Elemente. Aber nicht nur die atomare Mischbarkeit von Fe und Cu konnte untersucht werden, sondern auch die Verteilung von Verunreinigungen (hier Sauerstoff), die meist aus dem Herstellungsprozess stammen.Zusätzlich zur chemischen Verteilung der Elemente, die mithilfe der Atomsondentomographie untersucht wurde, konnte die Mikrostruktur anhand von Röntgenbeugung und Raster - und Transmissionselektronenmikroskopie evaluiert werden.In dieser Arbeit werden Ergebnisse zur Ausweitung des Löslichkeitsgrenzen bis zu 10 at.% und zur Homogenität der Legierungen in Abhängigkeit von Mahldauer und Zusammensetzung vorgestellt und diskutiert.