Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Zinc aluminosilicate glasses are studied by Vickers indentation in order to reveal the effect of non-bridging oxygen (NBO) and incorporation of aluminium in the silica network on micromechanical properties. Therefore glasses of perzinc and peraluminous compositions as well as nominal NBO-free glasses on the meta-aluminous join are prepared by melt quenching.
To investigate the effect of environment on hardness, crack generation and propagation indentation was performed in air and in dry nitrogen atmosphere on HF etched surfaces. For constant silica fractions the increase in the Zn-to-Al ratio led to a characteristic step-like course of the micromechanical properties at the meta-aluminous composition.
The effect of the cation size is verified by comparing the results with those obtained in the calcia-alumina-silica system.
Wasserstoffbarrieren aus Glas erfahren zunehmend Bedeutung als Werkstoff in der Energietechnik. Trotz wachsender Anwendungen liegen überwiegend empirisch gewonnene Beziehungen zwischen Glaszusammensetzung und Wasserstoffpermeation vor, die im wesentlichen aus dem Verhalten von Kieselglas abgeleitet werden. In dieser Studie werden daher topologische Parameter der Glasstruktur identifiziert und mit thermodynamischen Parametern korreliert. Auf der Seite der Glastopologie steht das freie Volumen und der Vernetzungsgrad des Netzwerkes während auf der thermodynamischen Seite die Konfigurationsentropie bzw. die Konfigurationswärmekapazität Aufschluss über die Verteilung des freien Volumens geben kann. Dabei wird angenommen, dass für Temperaturen weit unterhalb der Glasübergangstemperatur die chemische Löslichkeit von H2 zu vernachlässigen ist. Um die eingeschränkte Datenlage für die Wasserstoffpermeation kompositionell zu erweitern, wurden zusätzlich Heliumpermeationsmessungen ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass für Silicatgläser ein charkteristisches Verhältnis von freiem Volumen zu Netzwerkaufspaltung herrschen muss, um permeationsstabile Gläser zu erhalten.