Amorphe Metalle

In den oberen Abschnitten wurde gezeigt, dass sich mit stärkerer Abkühlung und damit Unterkühlung die Keimbildungsrate zunimmt. Als Folge der vielen Keime wird ein feinkörniges und damit festes und zähes Gefüge erhalten. Einer stärkeren Abkühlung sind allerdings auch Grenzen gesetzt. Wird zu schnell abgekühlt, so nimmt man den Teilchen in der Schmelze die Zeit sich in einer Gitterstruktur anzulagern. Die Teilchen werden durch die schnelle Temperaturabnahme so schnell so träge, dass sie sich nur noch in begrenztem Umfang bewegen können. Sie werden praktisch in ihrem schmelzflüssigen Bewegungszustand "eingefroren".

Wie schnell abgekühlt werden muss, um eine Kristallisation zu verhindern, hängt von den chemischen Eigenschaften des Stoffes ab. Bei Glas bspw. wird dieser Zustand durch die bereits geringen Abkühlgeschwindigkeiten an Luft erreicht. Dies ist auch der Grund, weshalb Glas in der Regel keine kristalline Struktur aufweist, sondern zu den amorphen Stoffen zählt. Würde Glas allerdings sehr langsam und kontrolliert abgekühlt werden, so würde auch dies kristallisieren! Bei Glas handelt es sich thermodynamisch gesehen also um eine stark unterkühlte Flüssigkeit!

Ein Zerfließen des Glases wie bei Flüssigkeiten üblich, wird bei Raumtemperatur allerdings deshalb nicht beobachtet, da die Teilchen in diesem kühlen Zustand viel zu träge sind. Wird die Temperatur aber mehr und mehr erhöht, so kommt das Fließverhalten nach und nach zum Vorschein, da die Trägheit durch die höhere Temperatur abnimmt. Das Glas beginnt wie für Flüssigkeiten üblich allmählich zu zerfließen. Gläser haben deshalb auch keinen fest definierten Schmelzpunkt (man spricht von einer sogenannten Glasübergangstemperatur)! Aber auch bei Raumtemperatur ist theoretisch ein Fließen des Glases beobachtbar. In der Praxis sind hierfür allerdings Zeiträume von mehreren Tausend bis Millionen Jahren erforderlich. Deshalb wird Glas praktischerweise zu den Festkörpern gezählt.

Auf dieselbe Weise wie die Kristallisation bei Glas durch rasches Abkühlen unterdrückt werden kann, so kann bei genügend starker Abkühlung auch eine amorphe Erstarrung von Metallen erzielt werden. Man spricht dann von amorphen Metallen (auch metallische Gläser genannt). Die Herstellung solcher amorpher Metalle erfordert Abkühlgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1000 °C innerhalb von wenigen Millisekunden. Größere Bauteile können im Ganzen auf dieser Weise (noch) nicht hergestellt werden, da die erforderlichen Abkühlraten im Inneren des Werkstückes nicht erreicht werden können.

Amorphe Metalle zeichnen sich durch eine extrem hohe Härte und Festigkeit aus und sind aufgrund des teuren Herstellungsverfahrens bisher nur auf wenige Spezialanwendungen begrenzt.