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Oliver Heinen

• Die Nahordnung sowie das Erstarrungsverhalten von unterkühlten Ti-Fe-Si-O Schmelzen wurde untersucht. Der metastabile Zustand der unterkühlten Schmelze wurde durch Prozessieren der Proben unter Anwendung der elektromagnetischen Levitation über Stunden aufrecht erhalten, ohne dass es zur Kristallisation kam. In Kombination mit energiedispersiver Röntgenbeugung (EDXD) sowie Neutronenbeugung gelang es, die Nahordnung der Schmelze auf direktem Wege zu untersuchen. Mit Hilfe der EDXD war es weiterhin möglich, die Struktur der Proben während des schnellen Erstarrens in-situ zu beobachten. Die Experimente zeigen die Bevorzugung einer ikosaedrischen Nahordnung der Schmelze. Ähnliche Nahordnungen wurden bereits für Schmelzen rein metallener Legierungen vorhergesagt und experimentell bestätigt. Die nachgewiesene ikosaedrische Nahordnung der Schmelze bewirkt eine bevorzugte Keimbildung strukturell komplexer Festkörperphasen basierend auf ikosaedrischen Strukturen.
• Short-range order and nucleation behaviour of undercooled Ti-Fe-Si-O alloys was investigated. The metastable state of the undercooled liquid was preserved over time periods of several hours by application of the electromagnetic levitation technique without any nucleation event. In combination with energy dispersive X-ray scattering (EDXD) and neutron scattering the short-range order of the liquid was measured in a direct way. Furthermore, by application of EDXD structural changes during rapid solidification of the undercooled liquids were in-situ studied. The experiments clearly show an icosahedral short-range order of the liquid which in turn favours the primary nucleation of structurally complex crystalline solid phases with icosahedral structure elements within the unit cell.