Herstellung, Charakterisierung und thermoplastische Umformung von glasbildenden Metallpulvern

Die Weiterentwicklung der Fertigungsverfahren zur Herstellung metallischer Gläser (amorpher Metalle) und des Legierungsdesigns ermöglicht es heute, massive metallische Gläser durch gießtechnische Verfahren herzustellen. Die Herstellung ist jedoch selbst bei Legierungen mit guten Glasbildungseigenschaften auf Abmessungen bis ca. zwei Zentimeter beschränkt. Metallische Gläser zeichnen sich durch hohe Festigkeiten (Streckgrenzen von 3 GPa und mehr) und eine hohe Elastizität [1-3] sowie besondere magnetische Eigenschaften aus [4]. Die Herstellbarkeit von amor-phen Produkten aus glasbildenden Legierungen ist abhängig von der Legierungszusammensetzung und den Abkühlbedingungen bei der Erstarrung. Die schmelzflüssige Legierung muss schnell abgekühlt werden, sodass sich die Atome nicht zu einer Kristallstruktur ordnen können. Die Schmelze erstarrt kristallin oder teilkristallin, wenn die Abkühlrate nicht ausreichend hoch ist. Die erforderlichen Abkühlraten führen dazu, dass die erzielbaren Abmessungen auf kleine Dimensionen beschränkt sind. Diese geometrischen Restriktionen könnten durch eine alternative Prozesskette aus amorpher Metallpulvererzeugung und anschließendem Thermoplastischen Formen (TPF) überwunden werden. Das Ziel des Projektes lag in der Herstellung amorpher Metallpulver mit anschließender TPF-Weiterverarbeitung, um amorphe Bauteile mit größeren Dimensionen als gießtechnisch möglich, herstellen zu kön-nen. Es sollte gezeigt werden, dass die aus Pulver hergestellten Proben die gleichen mechanischen Eigenschaften aufweisen wie gießtechnisch hergestellte Referenzproben. Bei der Entwicklung des Prozesses wurde besonders der Reinheitsgrad der Legierungen bewertet, da sich Verunreini-gungen im Ausgangsmaterial und während der beiden Prozessschritte auf die Bauteil-qualität auswirken können.