Größenabhängiges Schmelzen von Pb-Partikeln in Al-Matrix

•Harald Rösner, Hendrik Ehrhardt, Jörg Weissmüller und Gerhard Wilde
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für  Nanotechnologie, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe

Nanokomposite aus Pb-Partikeln in einer Al-Matrix stellen ein Modellsystem für Untersuchungen des Schmelzens kleiner Teilchen dar. Allgemein wird dabei eine signifikante Abhängigkeit der Schmelztemperatur Tf des Pb von der Teilchengröß e beobachtet. Eine bislang unverstandene Beobachtung besteht darin, dass das Herstellungsverfahren einen entscheidenden Einfluß  auf Tf hat: die Herstellung mittels Kugelmahlen führt zu einer Abnahme von Tf mit abnehmender Kristallitgröß e, während die Herstellung mittels Schmelz-Spinnen zu einer Zunahme führt. Wir berichten über vergleichende kaloriemetrische (DSC) sowie mikrostrukturelle (TEM) Untersuchungen an unterschiedlich hergestellten Proben. Im kugelgemahlenen Material schmelzen die Pb-Partikel, 2-10 nm im Durchmesser, bei erniedrigtem Tf. Das schmelzgesponnene Material weist eine bimodale Größ enverteilung auf. Dabei schmelzen die 2-10 nm messenden Pb-Partikel deutlich bei erhöhtem Tf und die größ eren, 20-50 nm im Durchmesser, bei erniedrigtem Tf. Diese experimentellen Beobachtungen werden hinsichtlich der möglichen Ursachen wie interne Spannungsfelder, Fehlpassungen und der Form der Pb-Partikel diskutiert und mit bestehenden Modellen verglichen.