Kurzfassung
In dieser Arbeit wurden die Frühstadien der Entmischung in einer übersättigten
Ni-13at%Al-Legierung bei Auslagerungstemperaturen von 450, 500 und 550 °C mittels
Klein- und Großwinkelstreuung polarisierter Neutronen untersucht. Die Aufklärung der
Entmischungskinetik in den frühen Stadien erfordert die Messung von Größenverteilungen
extrem kleiner Ausscheidungen. Durch Erfassen eines angemessenen Streuvektorbereiches und
Reduzierung der inkohärenten Streuung durch Verwendung isotopenreinen Probenmaterials
war es möglich, Größenverteilungen bis hin zu Radien von nur ca. 0.4 nm zu bestimmen.
Die Interpretation der gemessenen Entmischungskinetik erfordert ein Modell, das die Bildung
von geordneten Ausscheidungen in einer Legierung mit niedriger Keimbildungsenergie wie Ni-Al
angemessen beschreibt. Ein solches Modell ist das in dieser Arbeit erstmalig auf die
Entmischung in Ni-Al-Legierungen angewendete clusterdynamische Entmischungsmodell.
Die clusterdynamische Modellierung der gemessenen Entmischungskinetik, sowie eine
Reinterpretation der Ergebnisse früherer Untersuchungen hat gezeigt, daß der Charakter
der Entmischung in übersättigten Ni-Al-Legierungen stark von der Anfangsübersättigung abhängt.
Demnach findet eine klassische Keimbildungsreaktion nur bei einer niedrigen Anfangsübersättigung
statt. Mit zunehmender Anfangsübersättigung geht die klassische Keimbildungsreaktion in eine
kontinuierliche Umlösung aus einer keimbildungsfrei gebildeten Anfangsverteilung über.
In this work the early stages of the decomposition reaction in a supersaturated Ni-13at%Al alloy at temperatures of 450, 500 and 550 °C were investigated by means of small and wide-angle scattering of polarized neutrons. To determine the early stage decomposition kinetics requires the size distributions of extremely small precipitate clusters to be measured. By measuring over an appropriate region of scattering vectors and reducing the incoherent background with an isotopically taylored sample, size distributions of clusters with radii as small as 0.4 nm could be determined. A model which describes the formation of ordered precipitates in alloys with a low nucleation energy (like Ni-Al) is required to interpret the measured decomposition kinetics. In the present work a clusterdynamics model was for the first time used to study the decomposition in Ni-Al alloys. The clusterdynamic modelling of the measured decomposition kinetics, as well as a reinterpretation of the results of former investigations, has shown that the character of the decomposition reaction in supersaturated Ni-Al alloys strongly depends on their initial supersaturation. Classical nucleation only occurs at low initial supersaturations. As the initial supersaturation increases, the classical nucleation reaction turns into a continuous coarsening of an initial size distribution of nucleation-free formed clusters.