Strukturelle Umklapp‐Vorgänge in metastabilen β 1 ‐Kupfer‐Zink‐Mischkristallen bei tiefen und höheren Temperaturen (I). Gitterdynamische Skizze 1 )

Die absolute Größe des Schubmoduls G ′ = ( c 11 – c 12 )/2 stellt ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dar, daß in metastabilen β 1 ‐Cu‐Zn‐Mischkristallen strukturelle Umklappvorgänge eintreten. Sie treten ein, wenn G ′ einen kritischen Wert G ′ krit. unterschreitet, was entweder durch Erniedrigung der Temperatur T oder/und der Zn‐Konzentration x bewirkt werden kann. Im ersten Fall sinkt der Fermi‐, im zweiten Fall dieser und außerdem der Coulomb‐Beitrag zu G ′( T , x ). Beide Beiträge stabilisieren das β 1 ‐Gitter und sind daher spezifisch für dessen gitterdynamisches Verhalten, insbesondere auch im Bereich langwelliger, thermoakustischer Gitterschwingungen, aus denen heraus sich die kooperative Umklapp‐Bewegung entwickelt. Günstig orientierte Versetzungen können die Umklappung mit auslösen helfen oder auch auslösen, wenn sich der Schubmodul G ′ in ihrer Umgebung dem Wert G ′ krit nähert. Bei isothermen Reaktionen ist dies in jenen β 1 ‐Bereichen der Fall, deren Zn‐Konzentration x zugunsten der anderer Bereiche absinkt und dabei die Umklappkonzentration x Ms erreicht, da G ′ krit = G ′(x Ms ) ist. Voraussetzung dafür ist eine diffusionsähnliche Heterogenisierung der β 1 ‐Matrix in sog. β   1 − ‐ und β   1 + ‐Bereiche (Vordiffusion über Abschreckleerstellen), unter denen die letzteren sich mit Zn anreichern und unter Wahrung der Kohärenz mit den ersteren ihren Stabilitätsgrad erhöhen. Beiderlei Bereiche bilden zusammen ein sog. β   1 − /β   1 + ‐Parkett, dessen Bausteine in isothermen Reaktionen bei höheren Temperaturen groß genug werden, d. h. eine kritische Größe erreichen, die Voraussetzung dafür ist, daß thermoakustische Scherungswellen genügend große Atomkollektive zum Umklappen bewegen und diesen zu neuen Gleichgewichtslagen verhelfen können (Vergleich mit einer sin‐Welle, die zu einer Zickzacklinie wird). Die Umklappung spielt sich nur in den zwischen den stabilen β   1 + ‐Bausteinen liegenden β   1 − ‐Bausteinen ab, die dabei in ein Übergangsgitter (β 2 ) übergehen, das dem Tieftemperaturmartensitgitter β″ sehr ähnlich ist. Aus β 2 entspringt das Gitter der α‐Phase. Der Weg von β 1 zu α ist daher durch folgende Schritte gekennzeichnet: Vordiffusion, (Umklappung + Versetzungsdissoziation), die zu β 2 führen, und eine weitere Versetzungsdissoziation, die in den Gleichgewichtslagen des α‐Gitters mündet. Dieser Mechanismus fungiert als Keimbildungsmechanismus der α‐Phase. Nach Bildung ihrer Keime wachsen diese auf Kosten des (zuviel gebildeten) β   1 +(Nachdiffusion). Bei zu niedrigen Temperaturen führen isotherme Reaktionen zu einer Miniheterogenisierung der β 1 ‐Matrix, d. h. einem Zustand, der dem der Kaltaushärtung anderer Legierungen wahrscheinlich sehr ähnlich ist (Guinier‐Preston‐Zonen). Eine in dieser Weise miniheterogenisierte β 1 ‐Matrix ist nicht umklappfähig, so daß sich keine α‐Kriställchen bilden können – es sei denn nach Wiederauflösung der Miniheterogenitäten durch Erhöhung der Reaktionstemperatur.