17.07.2018
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Wirkung von Entmischungserscheinungen auf die Festigkeit von Gläsern

Häßler, Johannes Christian - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2016)


In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, inwieweit Entmischungen im nm-Bereich im Glas durch Aufbau von Spannungen zu einer Verbesserung mechanischer Eigenschaften des Materials genutzt werden können. Es wird weiterhin die Modifikation der Mikrostruktur, also gezielte Einstellung von Morphologie, Zusammensetzung und Größenverteilung von Entmischungspartikeln auf die Festigkeit untersucht und dargestellt, wie diese Strukturfaktoren durch Einflüsse von außen (Zusammensetzung, Temperaturbehandlung) in ihrem Zusammenwirken beeinflusst werden können. Dies geschieht unter Verwendung verschiedener entmischender Glassysteme mit besonderem Fokus auf Natriumborosilicatgläser.

Neben der Festigkeitsmessung ist die Analyse der Partikelgrößenverteilung und ihrer Veränderung bei Wärmebehandlung zentraler Bestandteil. Die Abweichung von den aus der Literatur bekannten Wachstumsraten bei Untersuchungen zum Partikelwachstum werden mit den parallel erhobenen Daten über die Glasübergangstemperaturen erklärt und mit bisher nur theoretischen Modellen von Hüllenbildung um wachsende amorphe Tröpfchen in Einklang gebracht. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, die Festigkeit eines entmischenden Glases mittels gezielter Wärmebehandlung und demzufolge Modifikation der Entmischungsstruktur zu beeinflussen und zu steigern. Hierbei spielen die Zusammenhänge mit Selbstorganisationsvorgängen beim Partikelwachstum eine entscheidende Rolle.


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