Spelling suggestions: "subject:"angsthasen"" "subject:"analysephasen""
1 |
Disorder in Laves PhasesKerkau, Alexander 08 April 2013 (has links) (PDF)
Intermetallic compounds are solid phases containing two or more metallic elements, whose crystal structure differs from that of its constituents [1]. The largest group among these compounds with more than 1400 binary and ternary representatives are the so-called Laves phases. The classification of an intermetallic compound as a Laves phase is solely based on the atomic configuration and the component ratio in the crystal structure. With the ideal composition AB2, the Laves phases crystallize in three closely related structure types which are named after their representatives, MgCu2 (C15, cubic), MgZn2 (C14, hexagonal) and MgNi2 (C36, hexagonal). Laves phases are built by almost all metals of the periodic system of the elements. A significant feature of many of these is the formation of broad homogeneity ranges by mutual substitution of atoms in combination with composition or temperature dependent phase transformations between the different Laves phase polytypes. Laves phases have received considerable attention in recent years as potential structural and functional materials. They combine high melting points with considerable creep resistance, high strength and fracture toughness and good corrosion and oxidation resistance. Some Laves phases like NbFe2 [2] or TaFe2 [3] show intriguing magnetic and electronic properties which provide a deeper inside into phenomenons like quantum criticality. Especially transition-metal based Laves phases like NbCr2 [4] and ZrCr2 [5] are promising candidates for the development of new high-temperature structural materials. The major drawback of the Laves phases, however, is their low-temperature brittleness. Many experimental and theoretical investigations have shown, that the low-temperature ductility can be improved by controlling the crystal structure with the help of phase transformations, by mechanical twinning or the addition of third elements.
The addition of ternary alloying elements can alter the physical and electronic properties of the Laves phases and plays an important role in the composition dependent stability of the different polytypes. Some ternary Laves phases show an interesting phenomenon called site occupation reversal. It describes a composition dependent behavior of the alloying elements which prefer to occupy different crystallographic sites at different concentrations. The understanding of the point defect structure/mechanism and the site occupation of the alloying elements is thus of critical importance for the proper description of phase stability. The basis for the broad application of any metallic material is the knowledge of the corresponding phase diagram. The experimental determination of phase diagrams however, is tedious, time consuming and expensive work and the huge abundance of Laves phase makes this an impractical task. Thus, the time it takes to discover new advanced materials and to move them from the laboratory to the commercial market place is fairly long today. A cheap and fast enhancement for the development of new materials is the calculation of phase diagrams and physical properties using techniques like CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) and DFT (Density Functional Theory).
Very recently the Office of Science and Technology Policy of the United States White House announced to provide a budget of $100 million to launch the Materials Genome Initiative [6, 7]. The aim of this initiative is to provide the infrastructure and training needed to discover, develop, manufacture, and deploy advanced materials in a more expeditious and economical way [8]. One of the project’s three supporting legs is the calculation and prediction of crystal structures and physical properties using advanced Computational tools. "An early benchmark will be the ability to incorporate improved predictive modeling algorithms of materials behavior into existing product design tools. For example, the crystal structure and physical properties of the materials [. . . ]." [8]. Their computational tools of choice are the same as used in this work to predict crystal structures and site occupation factors. Contents of this work is the investigation of the substitutional disorder in binary and ternary Laves phases. This includes the experimental determination of the composition dependent stability of the Laves phase polytypes and the distribution of the substitution atoms in the crystal lattice of the respective phases, i.e., the site occupation factors (s.o.f.). For this purpose, detailed experimental studies on the two systems Cr–Co–Nb and Fe–Ta–V were performed and the Laves phase polytypes, their homogeneity ranges, the lattice parameters and the site occupation factors were determined. The experimental results are compared with the results obtained from quantum mechanical calculations. DFT is used to determine the composition dependent enthalpies of formation which serve as a measure for the stability of the different Laves phase polytypes. Additionally, the applicability of various approximations and their influence on the results has been checked.
This study is thus also supposed to develop and improve the tools necessary for the calculation of phase stability and homogeneity ranges in ternary phases. Chapter two in the first part of this work describes the crystal structures of the Laves phases in detail with focus on the polytype stability, the site occupation and the c/a-ratio of hexagonal C14 Laves phases. Subsequently, the phase diagrams of the investigated systems and the occurring Laves phases are discussed. Chapter three briefly describes the experimental and theoretical methods used in this work. The last section of part one gives a detailed explanation of how the phase stability, the lattice parameters and the site occupation factors are calculated. The second part "Results and discussion" contains the discussion of the experimental and theoretical results for the intensively investigated systems Co–Cr–Nb (chapter five) and Fe–Ta–V (chapter six). Several other ternary C14 Laves phases and their site occupation behavior are studied in chapter seven. The thesis is concluded with a summary in chapter eight. Several additional information is contained in the appendix.
|
2 |
Disorder in Laves PhasesKerkau, Alexander 26 March 2013 (has links)
Intermetallic compounds are solid phases containing two or more metallic elements, whose crystal structure differs from that of its constituents [1]. The largest group among these compounds with more than 1400 binary and ternary representatives are the so-called Laves phases. The classification of an intermetallic compound as a Laves phase is solely based on the atomic configuration and the component ratio in the crystal structure. With the ideal composition AB2, the Laves phases crystallize in three closely related structure types which are named after their representatives, MgCu2 (C15, cubic), MgZn2 (C14, hexagonal) and MgNi2 (C36, hexagonal). Laves phases are built by almost all metals of the periodic system of the elements. A significant feature of many of these is the formation of broad homogeneity ranges by mutual substitution of atoms in combination with composition or temperature dependent phase transformations between the different Laves phase polytypes. Laves phases have received considerable attention in recent years as potential structural and functional materials. They combine high melting points with considerable creep resistance, high strength and fracture toughness and good corrosion and oxidation resistance. Some Laves phases like NbFe2 [2] or TaFe2 [3] show intriguing magnetic and electronic properties which provide a deeper inside into phenomenons like quantum criticality. Especially transition-metal based Laves phases like NbCr2 [4] and ZrCr2 [5] are promising candidates for the development of new high-temperature structural materials. The major drawback of the Laves phases, however, is their low-temperature brittleness. Many experimental and theoretical investigations have shown, that the low-temperature ductility can be improved by controlling the crystal structure with the help of phase transformations, by mechanical twinning or the addition of third elements.
The addition of ternary alloying elements can alter the physical and electronic properties of the Laves phases and plays an important role in the composition dependent stability of the different polytypes. Some ternary Laves phases show an interesting phenomenon called site occupation reversal. It describes a composition dependent behavior of the alloying elements which prefer to occupy different crystallographic sites at different concentrations. The understanding of the point defect structure/mechanism and the site occupation of the alloying elements is thus of critical importance for the proper description of phase stability. The basis for the broad application of any metallic material is the knowledge of the corresponding phase diagram. The experimental determination of phase diagrams however, is tedious, time consuming and expensive work and the huge abundance of Laves phase makes this an impractical task. Thus, the time it takes to discover new advanced materials and to move them from the laboratory to the commercial market place is fairly long today. A cheap and fast enhancement for the development of new materials is the calculation of phase diagrams and physical properties using techniques like CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) and DFT (Density Functional Theory).
Very recently the Office of Science and Technology Policy of the United States White House announced to provide a budget of $100 million to launch the Materials Genome Initiative [6, 7]. The aim of this initiative is to provide the infrastructure and training needed to discover, develop, manufacture, and deploy advanced materials in a more expeditious and economical way [8]. One of the project’s three supporting legs is the calculation and prediction of crystal structures and physical properties using advanced Computational tools. "An early benchmark will be the ability to incorporate improved predictive modeling algorithms of materials behavior into existing product design tools. For example, the crystal structure and physical properties of the materials [. . . ]." [8]. Their computational tools of choice are the same as used in this work to predict crystal structures and site occupation factors. Contents of this work is the investigation of the substitutional disorder in binary and ternary Laves phases. This includes the experimental determination of the composition dependent stability of the Laves phase polytypes and the distribution of the substitution atoms in the crystal lattice of the respective phases, i.e., the site occupation factors (s.o.f.). For this purpose, detailed experimental studies on the two systems Cr–Co–Nb and Fe–Ta–V were performed and the Laves phase polytypes, their homogeneity ranges, the lattice parameters and the site occupation factors were determined. The experimental results are compared with the results obtained from quantum mechanical calculations. DFT is used to determine the composition dependent enthalpies of formation which serve as a measure for the stability of the different Laves phase polytypes. Additionally, the applicability of various approximations and their influence on the results has been checked.
This study is thus also supposed to develop and improve the tools necessary for the calculation of phase stability and homogeneity ranges in ternary phases. Chapter two in the first part of this work describes the crystal structures of the Laves phases in detail with focus on the polytype stability, the site occupation and the c/a-ratio of hexagonal C14 Laves phases. Subsequently, the phase diagrams of the investigated systems and the occurring Laves phases are discussed. Chapter three briefly describes the experimental and theoretical methods used in this work. The last section of part one gives a detailed explanation of how the phase stability, the lattice parameters and the site occupation factors are calculated. The second part "Results and discussion" contains the discussion of the experimental and theoretical results for the intensively investigated systems Co–Cr–Nb (chapter five) and Fe–Ta–V (chapter six). Several other ternary C14 Laves phases and their site occupation behavior are studied in chapter seven. The thesis is concluded with a summary in chapter eight. Several additional information is contained in the appendix.
|
3 |
Untersuchungen zur Natur der Laves-Phasen in Systemen der ÜbergangsmetalleGrüner, Daniel 21 February 2007 (has links) (PDF)
Laves-Phasen sind intermetallische Verbindungen der Zusammensetzung AB2, die in den Strukturtypen C14 (MgZn2), C15 (MgCu2), C36 (MgNi2) oder deren Abkömmlingen kristallisieren. Diese sind Polytypen mit einem gemeinsamen grundlegenden Strukturmuster. Insgesamt sind über 1400 binäre und ternäre Laves-Phasen bekannt. Sie stellen damit die größte Gruppe der bislang bekannten intermetallischen Verbindungen dar. Laves-Phasen wurden intensiv untersucht um grundlegende Aspekte der Phasenstabilität zu verstehen. Geometrische und elektronische Faktoren haben sich in ihrer Vorhersagekraft bezüglich des Auftretens und der Stabilität einer Laves-Phase aber nur in wenigen Fällen als hilfreich erwiesen. Das Auftreten von Homogenitätsbereichen und damit einhergehender struktureller Defekte ist in den meisten Fällen immer noch unklar und spiegelt grundsätzliche Probleme in der Chemie intermetallischer Verbindungen wider: Das unvollständige Bild der chemischen Bindung, die Tendenz zur Bildung ausgedehnter Homogenitätsbereiche sowie der Einfluss von Minoritätskomponenten auf Struktur und Phasenstabilität ist bei intermetallischen Verbindungen größer als bei vielen anderen Verbindungsklassen. Daher sind die Informationen über Struktur, Stabiblität und physikalische Eigenschaften intermetallischer Verbindungen im Allgemeinen unvollständig und mitunter unzuverlässig oder widersprüchlich. Um diese Probleme anzugehen wurden in dieser Arbeit Laves-Phasen in den Systemen Nb--TM (TM = Cr, Mn, Fe, Co) und Nb--Cr--TM (TM = Co, Ni) als Modellsysteme ausgewählt. Das Ziel der Untersuchung ist, das Wechselspiel zwischen chemischer Bindung, Struktur und Phasenstabilität für die Laves-Phasen auf der Grundlage genauer experimenteller Daten sowie quantenmechanischer Rechnungen zu beleuchten. Die Untersuchungen des binären Systems Nb--Co nehmen hier eine Schlüsselposition ein. Eine Neubestimmung des Phasendiagramms des Systems Nb--Co im Bereich der Laves-Phasen bestätigt die Existenz von Phasen mit C14-, C15- und C36-Struktur. Dabei wurden schmale Zweiphasenfelder C15 + C36 und C15 + C14 sowie ein schmaler, aber signifikanter Homogenitätsbereich der C36-Phase experimentell nachgewiesen. Die Kristallstrukturen von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265), C15-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,12), C15-NbCo2 und C14-Nb(1+x)Co(2-x) (x = 0,07) wurden mittels Einkristall-Röntgenstrukturanalyse verfeinert. Im Falle von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) und C15-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,12) wird bestätigt, dass der Homogenitätsbereich durch Substitution von Nb durch Co erzeugt wird. Im Fall von C14-Nb(1+x)Co(2-x) werden Abweichungen von der Zusammensetzung NbCo2 durch Substitution von Co durch überschüssiges Nb erzeugt, wobei nur eine der beiden Co-Lagen gemischt besetzt wird. Quantenmechanische Rechnungen zeigen, dass dieses Besetzungsmuster energetisch bevorzugt ist. Weder mittels Röntgenbeugung noch mittels hochauflösender Elektronenmikroskopie und Elektronenbeugeng wurden Ordnungsvarianten oder Stapelvarianten der Laves-Phasen beobachtet. In der Kristallstruktur von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) ist mehr als ein Viertel des Nb durch überschüssiges Co ersetzt. Von zwei kristallographischen Nb-Lagen wird eine bevorzugt von Co besetzt, so dass sich der Co-Anteil der beiden Lagen etwa wie 2:1 verhält. Co-Antistrukturatome sind relativ zu der Nb-Position verschoben. Triebkraft dieser Verschiebungen ist die Bildung von Nb--Co-Kontakten innerhalb der A-Teilstruktur. Gemischte Besetzung der Nb-Lagen, die Verteilung der Co-Antistrukturatome und mit der Substitution einhergehende Verzerrungen führen zu einer komplizierten Realstruktur. Zur Beschreibung der elektronischen Struktur von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) werden daher verschiedene Modelle verwendet, die Tendenzen sowohl zur beobachteten Mischbesetzung als auch zur Verzerrung der Kristallstruktur aufzeigen. Die elektronische Struktur und chemische Bindung von C14-, C15- und C36-NbCo2 wurde vergleichend untersucht. Berechnungen der Gesamtenergie zeigen sehr geringe Energiedifferenzen zwischen den drei Strukturen, die mit einer sehr ähnlichen Bindungssituation der Polytypen im Einklang ist. In den Systemen Nb--Cr und Nb--Fe wurde der Verlauf der Gitterparameter innerhalb des gesamten Homogenitätsbereichs der Laves-Phase bei ausgewählten Temperaturen untersucht. Die Kristallstrukturen von C15-NbCr2 und C14-NbFe2 wurden erstmals verfeinert. Vorläufige Untersuchungen bestätigen die Existenz von zwei Hochtemperaturmodifikationen (C14 und C36) von NbCr2. Im System Nb--Mn wurde die Mn-reiche Seite des Homogenitätsbereichs bei 800 °C und 1100 °C an aus zweiphasigen (Mn(Nb) + C14) Präparaten isolierten Einkristallen untersucht. Bei 800 °C wird ein Kristall der Zusammensetzung NbMn2 erhalten, während bei 1100 °C ausgeprägte Löslichkeit von Mn in der C14-Phase beobachtet wird. Die Summenformel kann als Nb(1-x)Mn(2+x) (x = 0,13) geschrieben werden. Die Substitution von Nb durch Mn führt zu Verschiebungen der Antistrukturatome bezüglich der Nb-Lagen und damit zur Bildung kurzer Nb--Mn-Abstände. In den ternären Systemen Nb--Cr--Co und Nb--Cr--Ni wurden die Kristallstrukturen der C14-Phasen C14-Nb(Cr(1-x)Co(x))2 und C14-Nb(Cr(1-x)Ni(x))2 am Einkristall untersucht. Neben den auch für die binären C14-Phasen beobachteten Verzerrungen zeigen die Kristallstrukturen eine teilweise geordnete Verteilung von Cr und Co bzw. Cr und Ni auf die beiden kristallographischen Lagen der B-Teilstruktur. Die bevorzugte Besetzung wurde auf der Grundlage von Extended-Hückel-Rechnungen untersucht. Zwar können diese Rechnungen kein quantitatives Bild liefern, jedoch werden Tendenzen im System Nb--Cr--Co richtig wiedergegeben. Im System Nb--Cr--Ni liefern die Rechnungen jedoch dem Experiment widersprechende Ergebnisse. Die Vorhersagekraft der Methode ist also begrenzt. Vergleichende Untersuchungen der Reihe NbTM2, TM = Cr, Mn, Fe, Co mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie und Bandstrukturrechnungen zeigen, dass die chemische Bindung der untersuchten Verbindungen im wesentlichen ähnlich ist, aber dass durchaus Entwicklungen innerhalb der Reihe festgestellt werden können. Diese Entwicklung wird besonders in der Verzerrung der C14-Phasen und hier speziell der B-Teilstruktur deutlich, die in den experimentell zugänglichen C14-Phasen in NbMn2 deutlicher ausgeprägt ist als in NbFe2. Analysen der chemischen Bindung mit Hilfe der COHP-Methoden zeigen eine ähnliche Tendenz zur Verzerrung, die vereinfacht auch als Funktion der Valenzelektronenkonzentration aufgefasst werden kann. Berechnungen der Gesamtenergie unterstützen diese Interpretation. Im Gesamtbild der elektronischen Struktur ist eine leichte Zunahme des ionischen Bindungsanteils von TM = Cr zu TM = Co zu erkennen. Die Natur der Laves-Phasen in Systemen der Übergangsmetalle ist ein sehr vielschichtiges Problem, das weiterhin intensive und interdisziplinäre Forschung erfordert. Insbesondere mit der Charakterisierung nichtstöchiometrischer Laves-Phasen wurden aber bereits wichtige Beiträge zum Verständnis der Bildung der Homogenitätsbereiche erarbeitet.
|
4 |
Untersuchungen zur Natur der Laves-Phasen in Systemen der ÜbergangsmetalleGrüner, Daniel 08 January 2007 (has links)
Laves-Phasen sind intermetallische Verbindungen der Zusammensetzung AB2, die in den Strukturtypen C14 (MgZn2), C15 (MgCu2), C36 (MgNi2) oder deren Abkömmlingen kristallisieren. Diese sind Polytypen mit einem gemeinsamen grundlegenden Strukturmuster. Insgesamt sind über 1400 binäre und ternäre Laves-Phasen bekannt. Sie stellen damit die größte Gruppe der bislang bekannten intermetallischen Verbindungen dar. Laves-Phasen wurden intensiv untersucht um grundlegende Aspekte der Phasenstabilität zu verstehen. Geometrische und elektronische Faktoren haben sich in ihrer Vorhersagekraft bezüglich des Auftretens und der Stabilität einer Laves-Phase aber nur in wenigen Fällen als hilfreich erwiesen. Das Auftreten von Homogenitätsbereichen und damit einhergehender struktureller Defekte ist in den meisten Fällen immer noch unklar und spiegelt grundsätzliche Probleme in der Chemie intermetallischer Verbindungen wider: Das unvollständige Bild der chemischen Bindung, die Tendenz zur Bildung ausgedehnter Homogenitätsbereiche sowie der Einfluss von Minoritätskomponenten auf Struktur und Phasenstabilität ist bei intermetallischen Verbindungen größer als bei vielen anderen Verbindungsklassen. Daher sind die Informationen über Struktur, Stabiblität und physikalische Eigenschaften intermetallischer Verbindungen im Allgemeinen unvollständig und mitunter unzuverlässig oder widersprüchlich. Um diese Probleme anzugehen wurden in dieser Arbeit Laves-Phasen in den Systemen Nb--TM (TM = Cr, Mn, Fe, Co) und Nb--Cr--TM (TM = Co, Ni) als Modellsysteme ausgewählt. Das Ziel der Untersuchung ist, das Wechselspiel zwischen chemischer Bindung, Struktur und Phasenstabilität für die Laves-Phasen auf der Grundlage genauer experimenteller Daten sowie quantenmechanischer Rechnungen zu beleuchten. Die Untersuchungen des binären Systems Nb--Co nehmen hier eine Schlüsselposition ein. Eine Neubestimmung des Phasendiagramms des Systems Nb--Co im Bereich der Laves-Phasen bestätigt die Existenz von Phasen mit C14-, C15- und C36-Struktur. Dabei wurden schmale Zweiphasenfelder C15 + C36 und C15 + C14 sowie ein schmaler, aber signifikanter Homogenitätsbereich der C36-Phase experimentell nachgewiesen. Die Kristallstrukturen von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265), C15-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,12), C15-NbCo2 und C14-Nb(1+x)Co(2-x) (x = 0,07) wurden mittels Einkristall-Röntgenstrukturanalyse verfeinert. Im Falle von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) und C15-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,12) wird bestätigt, dass der Homogenitätsbereich durch Substitution von Nb durch Co erzeugt wird. Im Fall von C14-Nb(1+x)Co(2-x) werden Abweichungen von der Zusammensetzung NbCo2 durch Substitution von Co durch überschüssiges Nb erzeugt, wobei nur eine der beiden Co-Lagen gemischt besetzt wird. Quantenmechanische Rechnungen zeigen, dass dieses Besetzungsmuster energetisch bevorzugt ist. Weder mittels Röntgenbeugung noch mittels hochauflösender Elektronenmikroskopie und Elektronenbeugeng wurden Ordnungsvarianten oder Stapelvarianten der Laves-Phasen beobachtet. In der Kristallstruktur von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) ist mehr als ein Viertel des Nb durch überschüssiges Co ersetzt. Von zwei kristallographischen Nb-Lagen wird eine bevorzugt von Co besetzt, so dass sich der Co-Anteil der beiden Lagen etwa wie 2:1 verhält. Co-Antistrukturatome sind relativ zu der Nb-Position verschoben. Triebkraft dieser Verschiebungen ist die Bildung von Nb--Co-Kontakten innerhalb der A-Teilstruktur. Gemischte Besetzung der Nb-Lagen, die Verteilung der Co-Antistrukturatome und mit der Substitution einhergehende Verzerrungen führen zu einer komplizierten Realstruktur. Zur Beschreibung der elektronischen Struktur von C36-Nb(1-x)Co(2+x) (x = 0,265) werden daher verschiedene Modelle verwendet, die Tendenzen sowohl zur beobachteten Mischbesetzung als auch zur Verzerrung der Kristallstruktur aufzeigen. Die elektronische Struktur und chemische Bindung von C14-, C15- und C36-NbCo2 wurde vergleichend untersucht. Berechnungen der Gesamtenergie zeigen sehr geringe Energiedifferenzen zwischen den drei Strukturen, die mit einer sehr ähnlichen Bindungssituation der Polytypen im Einklang ist. In den Systemen Nb--Cr und Nb--Fe wurde der Verlauf der Gitterparameter innerhalb des gesamten Homogenitätsbereichs der Laves-Phase bei ausgewählten Temperaturen untersucht. Die Kristallstrukturen von C15-NbCr2 und C14-NbFe2 wurden erstmals verfeinert. Vorläufige Untersuchungen bestätigen die Existenz von zwei Hochtemperaturmodifikationen (C14 und C36) von NbCr2. Im System Nb--Mn wurde die Mn-reiche Seite des Homogenitätsbereichs bei 800 °C und 1100 °C an aus zweiphasigen (Mn(Nb) + C14) Präparaten isolierten Einkristallen untersucht. Bei 800 °C wird ein Kristall der Zusammensetzung NbMn2 erhalten, während bei 1100 °C ausgeprägte Löslichkeit von Mn in der C14-Phase beobachtet wird. Die Summenformel kann als Nb(1-x)Mn(2+x) (x = 0,13) geschrieben werden. Die Substitution von Nb durch Mn führt zu Verschiebungen der Antistrukturatome bezüglich der Nb-Lagen und damit zur Bildung kurzer Nb--Mn-Abstände. In den ternären Systemen Nb--Cr--Co und Nb--Cr--Ni wurden die Kristallstrukturen der C14-Phasen C14-Nb(Cr(1-x)Co(x))2 und C14-Nb(Cr(1-x)Ni(x))2 am Einkristall untersucht. Neben den auch für die binären C14-Phasen beobachteten Verzerrungen zeigen die Kristallstrukturen eine teilweise geordnete Verteilung von Cr und Co bzw. Cr und Ni auf die beiden kristallographischen Lagen der B-Teilstruktur. Die bevorzugte Besetzung wurde auf der Grundlage von Extended-Hückel-Rechnungen untersucht. Zwar können diese Rechnungen kein quantitatives Bild liefern, jedoch werden Tendenzen im System Nb--Cr--Co richtig wiedergegeben. Im System Nb--Cr--Ni liefern die Rechnungen jedoch dem Experiment widersprechende Ergebnisse. Die Vorhersagekraft der Methode ist also begrenzt. Vergleichende Untersuchungen der Reihe NbTM2, TM = Cr, Mn, Fe, Co mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie und Bandstrukturrechnungen zeigen, dass die chemische Bindung der untersuchten Verbindungen im wesentlichen ähnlich ist, aber dass durchaus Entwicklungen innerhalb der Reihe festgestellt werden können. Diese Entwicklung wird besonders in der Verzerrung der C14-Phasen und hier speziell der B-Teilstruktur deutlich, die in den experimentell zugänglichen C14-Phasen in NbMn2 deutlicher ausgeprägt ist als in NbFe2. Analysen der chemischen Bindung mit Hilfe der COHP-Methoden zeigen eine ähnliche Tendenz zur Verzerrung, die vereinfacht auch als Funktion der Valenzelektronenkonzentration aufgefasst werden kann. Berechnungen der Gesamtenergie unterstützen diese Interpretation. Im Gesamtbild der elektronischen Struktur ist eine leichte Zunahme des ionischen Bindungsanteils von TM = Cr zu TM = Co zu erkennen. Die Natur der Laves-Phasen in Systemen der Übergangsmetalle ist ein sehr vielschichtiges Problem, das weiterhin intensive und interdisziplinäre Forschung erfordert. Insbesondere mit der Charakterisierung nichtstöchiometrischer Laves-Phasen wurden aber bereits wichtige Beiträge zum Verständnis der Bildung der Homogenitätsbereiche erarbeitet.
|
Page generated in 0.0312 seconds