Stuttgart, Univ., Diss., 2004.

Thesis--Leyden. / In Periodical Room.

Zugl.: Siegen, Univ., Diss., 2009

Universiẗat, Diss., 2002--Bonn.

Techn. University, Diss., 2003--Chemnitz.

Nürnberg, University, Diss., 2004--Erlangen.

Die Beschaffenheit metallischer Legierungsschmelzen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der festen Legierung. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde sich gezielt mit der Nahordnung in ternären Ag-Cu-Ge Legierungsschmelzen sowie der binären Randlegierungen beschäftigt. Dazu wurden die Legierungen mithilfe der Röntgendiffraktion untersucht. Zusätzlich wurden die erhaltenen experimentellen Ergebnisse durch Computersimulationen ergänzt und mit Modellrechnungen verglichen.

Aufgrund ökologischer Bedenken ist die Verwendung von bleihaltigen Werkstoffen in der Elektro- und Elektronikindustrie ab 2006 verboten. Ag-Cu-Sn Legierungen gelten dabei als möglicher Ersatz für das herkömmliche Lötzinn (Pb-Sn). Ziel dieser Arbeit ist es, die Nahordnung in den Legierungsschmelzen mittels Röntgen- und Neutronendiffraktion zu untersuchen. Desweiteren wird die Oberflächenspannung im Legierungssystem gemessen und mit Modellrechnungen verglichen.

Das System Aluminium-Nickel besitzt als Modellsystem in der Wissenschaft sowie als ein Basissystem von sogenannten Superlegierungen in der Technik eine große Bedeutung. Aufgrund der hohen Liquidustemperaturen von bis zu 1638°C sind die thermophysikalischen Eigenschaften der Schmelzen bisher nur in den Randbereichen des Systems bekannt. Die Viskosität ist eine der thermophysikalischen Größen und sowohl von der Zusammensetzung als auch von der Temperatur abhängig. Sie besitzt eine große Bedeutung als Eingabeparameter für Simulationsrechnungen zur Erstarrung von Schmelzen sowie bei der Optimierung von Herstellungsprozessen metallischer Werkstoffe. Die Viskosität der Schmelzen im System Aluminium-Nickel wurde nach Kenntnis des Autors bisher nur einmal gemessen. Durch den vorliegenden Datensatz war jedoch nicht der gesamte Konzentrationsbereich im System Aluminium-Nickel abgedeckt. Besonders im Bereich der technologisch interessanten hochschmelzenden Legierungen bestanden Lücken. Mit bisherigen Viskosimetern war die Messung der Viskositäten im gesamten System nicht möglich, da die Liquidustemperaturen des Systems Aluminium-Nickel die maximalen Arbeitstemperaturen überstiegen. Im Rahmen der Arbeit wurde ein neues Schwingtiegelviskosimeter mit hängendem Tiegel konzipiert, aufgebaut und mit Viskositätsmessungen an reinen Metallen mit bekannter Viskosität bei Temperaturen bis 1800°C erfolgreich getestet. Mit weiteren Modifikationen sind mit dem neu aufgebauten Viskosimeter Temperaturen bis 2300°C erreichbar. Für den Betrieb des Viskosimeters wurde ein umfangreiches Mess- und Steuerprogramm entwickelt sowie erfolgreich getestet. Zur Berechnung der Viskosität wurden im Messprogramm verschiedene Arbeitsgleichungen implementiert. Für die Detektion der Schwingung des Torsionspendels wurde ebenfalls eine neue Methode angewendet, die eine quasikontinuierliche und damit genauere Messung Erfassung der Schwingung erlaubt. Die Viskosität der Schmelzen des Systems Aluminium-Nickel konnte erfolgreich bestimmt werden, womit experimentelles Neuland betreten wurde. Die gemessenen Verläufe zeigen eine gute Übereinstimmung mit den wenigen bekannten Daten zur Viskosität von Aluminium-Nickel Schmelzen. Ebenso gut ist die Übereinstimmung mit wenigen weiteren vorhandenen Messdaten der Diffusionskonstanten sowie mit Daten aus Computersimulationen. Mit verschiedenen Modellen zur Vorhersage der Viskosität von Legierungen wurden Viskositätsverläufe im System Aluminium-Nickel berechnet. Der Vergleich mit den Messdaten hat gezeigt, dass nur wenige der Modelle zur Vorhersage der Viskosität im System Aluminium-Nickel geeignet sind. / The system aluminium-nickel is of importance as a model-system in materials science as well as a basic system for superalloys in technical applications. The knowledge of the thermophysical properties of the system aluminium-nickel has been limited to the areas close to the pure elements mainly related to the high melting temperatures of up to 1638°C. The viscosity, which is one of these thermophysical properties, depends on alloy composition as well as on temperature. The viscosity is of importance as an input parameter in computer simulations and for improving casting processes of metallic alloys. The viscosity of aluminium-nickel melts has been measured only once so far. However, not the whole concentration range of the aluminium-nickel system was covered by these data. In particular the viscosity values of the high melting alloys, which are of technological interest, were unknown. The measurement of the missing values was not possible due to the high melting temperatures using existing viscometers. A new oscillating cup viscometer has been constructed within this work. The viscometer has been tested measuring the viscosity values of pure metals, which are well known in literature. The test measurements have been done at temperatures up to 1800°C. A temperature of 2300°C is achievable with slight modifications. A new software for controlling the device and evaluation of the measured data has been developed. Several working equations for calculating the viscosity have been implemented. Furthermore a new approach has been used for detecting the damping of the oscillation of the pendulum containing the liquid sample. The viscosity of aluminium-nickel melts have been measured successfully. The measured values are in good agreement with the little number of known values. A good agreement with values calculated from diffusion experiments and computer simulations was observed as well. Several models for calculating the viscosity of liquid alloys have been tested and compared with the experimental values measured in this work. Not all the tested models can predict the viscosity values of aluminium-nickel melts plausibly.

Bei der Produktion von Steckverbinderkontakten für die Elek­tronikindustrie nimmt die Oberflächenvergütung einen entscheidenden Platz ein. Für hohe Anforderungen an die Zuverlässig­keit werden nach wie vor Edelmetalle eingesetzt, die eine sichere Kontaktgabe gewährleisten. Die Entwicklung der Preise und der Verfügbarkeit zwingen jedoch zu weitgehenden Sparmaßnahmen beim Einsatz dieser Materialien bzw. zur völligen Substitution durch Unedelmetalle.