INNOVATIVE WERKSTOFFE
UND PROZESSTECHNOLOGIEN

Unter der Abwesenheit der Schwerkraft können große Volumina metallischer Schmelzen ohne Tiegel oder Gefäß nur aufgrund der Oberflächenspannung zusammengehalten und durch geringe Kräfte manipuliert werden. Eine solche Art des Experimentierens ist auf der Erde praktisch nicht durchführbar. Insbesondere bei sehr hohen Temperaturen lassen sich so chemische Reaktionen zwischen Behälterwand und Schmelze vermeiden und die resultierenden Verunreinigungen unterdrücken. Das wiederum hat eine verzögerte Keimbildung zur Folge, so dass sich solche Schmelzen sehr stark unterkühlen lassen. Dabei lassen sich thermophysikalische Eigenschaften der unterkühlten Schmelze bestimmen, die für das Erreichen eines metastabilen oder amorphen, glasartigen Zustandes von Bedeutung sind.

Unter Ausnutzung der Erkenntnisse im metastabilen Zustand unterkühlter Metallschmelzen könnten im Bereich der angewandten Forschung Werkzeuge erzeugt werden, die interessante magnetische und mechanische Eigenschaften, wie superplastische Verformbarkeit, aufweisen. Dazu werden Verfahren eingesetzt, mit denen Metallschmelzen durch Reduzierung heterogener Keimbildung unter ihren Schmelzpunkt abgekühlt und unterkühlt werden. Von Interesse sind hier besonders Untersuchungen 

• zur Struktur und Thermodynamik unterkühlter Metallschmelzen,
• zur Kinetik in unterkühlten Metallschmelzen und
• zur Phasenselektion und Gefügeausbildung.

Experimente im Weltraum haben zu höherer Unterkühlung und somit zu Materialien mit neuartigen Eigenschaften und Anwendungen geführt. Auch bei langsamer Erstarrung - unter Ausschluss der durch Behälterwände induzierten, sogenannten heterogenen Keimbildung - ist beispielsweise die Unterkühlung zu metastabilen Phasen oder metallischen Gläsern möglich. Ebenso könnten Messungen thermophysikalischer Eigenschaften von Metall- und Keramikschmelzen vorgenommen werden ohne Verfälschung durch die Konvektion bzw. unter Ausschaltung jeglicher Reaktion mit einem sonst notwendigen Tiegelmaterial.   

Nutzungsbeispiele Potenziale für industrielle Anwendungen:

• Lötwerkstoffe
• Autobleche aus mikrokrist. Materialien
• Magnetwerkstoffe
• ZBLAN-Lichtleiter