Methoden
Probenherstellung
Zum raschen Abschrecken von metallischen Legierungen werden verschiedene Methoden bei uns angewendet:
- Splat-Quenching: Die flüssige Probe wird zwischen zwei Cu-Stempeln abgeschreckt.
- Meltspinning: Das auch kommerziell sehr verbreitete Verfahren produziert schmale Bänder durch abschrecken der Schmelze auf einer rotierenden Cu-Rolle.
- Mold-Casting: Erstarren in einer gekühlten Cu-Form liefert massive Proben.
- Um Proben zur Untersuchung mittels Ultraschall oder Neutronenstreuung zu erhalten werden geeignete Legierungen im Quarzrohr induktiv aufgeschmolzen und im Wasserbad abgeschreckt.
- Das Aufdampfen glasbildender Legierungen unter UHV-Bedingungen auf ein kaltes Substrat liefert ebenfalls amorphe Proben in Form dünner Schichten.
Probencharakterisierung
Zur Strukturaufklärung und Charakterisierung der Proben stehen unter anderem differential scanning calorimetry (DSC), energy disperive X-ray spectroscopy (EDX), wide angle X-ray scattering (WAXS), scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), etc. zur Verfügung.
Mechanische Spektroskopie
Es wird ein Dynamisch-Mechanischer Analysator (DMA) verwendet, welcher sich durch die Messung bei niedrigen Frequenzen bei Verwendung von verschiedenen statistischen und dynamischen Kräften auszeichnet. Hierbei können die Proben über einen weiten Temperaturbereich spektroskopiert werden (0.1 – 50 Hz, -100°C – 1000°C).
Als eine hochempfindliche Methode im Kiloherzbereich (ca. 5.4 KHz) wird ein Doppel-Paddel-Oszillator (DPO) verwendet, welcher in Resonanz betrieben die Analyse dünner Schichten bzgl. der mechanischen Eigenschaften erlaubt.
Für Tieftemperaturmessungen (2K - RT) steht eine Puls-Echo-Ultraschallsmesseinheit (USO) zur Verfügung, mit der sehr kleine Änderungen der Moduli bei festen Frequenzen im MHz -Bereich zu messen sind.
Untersuchung von unterkühlten Schmelzen
Die thermophysikalischen Eigenschaften von unterkühlten Schmelzen werden quantitativ bestimmt, indem man Tröpfchenoszillationen während eines Parabelfluges aufnimmt. Hierfür wird in Zusammenarbeit mit dem DLR Köln/Bonn ein tiegelfreies elektromagnetisches Prozessieren unter Schwerelosigkeit (TEMPUS) verwendet. Die aufgenommenen Bilder werden digitalisiert und die Probenumrisse polynomisch angepasst. Die thermische
Expansion kann somit in einer Größenordnung bis zu 10-6 K-1 genau gemessen werden.