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Im ternären Mn-Al-C-Legierungssystem wurden Legierungen im Bereich von 53 at.% bis 76 at.% Mn, 12 at.% bis 43 at.% Al und 0 at.% bis 15 at.% C hinsichtlich Mikrostruktur, magnetischer Eigenschaften und struktureller Stabilität untersucht. Dabei lag der Fokus der Arbeit auf der Bildung und dem Einfluss von Karbidausscheidungen der Phasen Mn3AlC und Al4C3. Durch Elektronenrückstreubeugung konnte zwischen Mn3AlC-Ausscheidungen und dem zugehörigen ε-MnAl-Korn eine biaxiale Orientierungsbeziehung {0001}ε||{111}Mn3AlC, ⟨2110⟩ε||⟨110⟩Mn3AlC nachgewiesen werden. Anhand von in situ Experimenten im Transmissionselektronenmikroskop konnte in Mn3AlC-haltigen Legierungen die Nukleation von τ-MnAl an ε-MnAl/Mn3AlC-Grenzflächen beobachtet werden. Mn3AlC-Ausscheidungen können somit Einfluss auf die Phasenumwandlung von ε →τ nehmen. Dabei bilden sich während der Umwandlung auch die Gleichgewichtsphasen Mn3AlC und β-Mn. Die karbidhaltigen Legierungen zeigen nach isothermer Wärmebehandlung bei 600 ◦C Koerzitivfeldstärken von μ0Hc = 0,2 T, was vergleichbar mit warmumgeformten MnAl-C-Legierungen ist. Die Magnetisierung ist auf Grund des geringen Phasenanteils von τ-MnAl relativ gering. Im homogenisierten Zustand konnte das magnetische Verhalten von Mn3AlC untersucht werden, da keine weiteren ferromagnetischen Phasen in diesem Probenzustand vorliegen. Anhand von M(H)-Kurven wird das weichmagnetische Verhalten des Karbids deutlich. Thermomagnetische Messungen im Bereich von 10 K bis 900 K zeigten ferrimagnetisches Verhalten. Ein Anstieg der Curie-Temperatur von 292 K auf 760 K konnte anhand von Messungen der lokalen Zusammensetzung durch energiedispersive Röntgenspektroskopie mit einem Anstieg des Mn:Al-Verhältnis von Mn3AlC in Verbindung gebracht werden. Da Mn3AlC und Al4C3 zur Hydrolyse neigen und dies zur Dekrepitation von Massimaterial führen kann, wurde das Korrosionsverhalten eines extrudierten MnAl-C Magneten und von karbidreichen Legierungen an ausgewählten Proben untersucht. Dies geschah über einen Zeitraum von 35 Tagen, für den die Proben vollständig in destilliertem Wasser bei 80 ◦C eingetaucht wurden. Für den extrudierten Magneten konnten weder Degradation der magnetischen Eigenschaften, noch Anzeichen von Riss- oder Hohlraumbildung beobachtet werden, was den guten Korrosionswiderstand von MnAl-C basierten Magneten bestätigte. Sowohl Mn3AlC als auch Al4C3 hydrolysieren in den karbidreichen Legierungen, was zur Gasbildung und Bildung von Hohlräumen führt. In der Folge kommt es zur Bildung von Rissen und zur Dekrepitation. Die durch Hydrolyse von Mn3AlC gebildeten Hohlräume sind entsprechend der Orientierung zu ε-MnAl ausgerichtet. Durch Mörsern und leichtes Mahlen konnte so ein neuartiges, einkristallines Pulver aus ε-MnAl-Schuppen hergestellt werden. Die ausgedehnte Fläche der Schuppen liegt dabei parallel zur (0001)-Ebene.

<p>Long-term stability and chromium (Cr) contamination are two major concerns for application of chromium-bearing metallic materials as interconnects of solid oxide fuel cells (SOFCs) at intermediate temperature (~800°C). Copper-manganese (Cu-Mn) and cobalt-manganese (Co-Mn) spinel can be promising coating materials for the metallic interconnects as they show high electrical conductivities. The first objective of this research is to develop an economical and convenient method through which the spinel coatings can be applied to the metallic substrates. The investigations on the crystal structure of CuᵪMn₃₋ᵪO₄ spinel, e.g., structure symmetry and cation distributions, have always been controversial, which hinders the total understanding of the detailed structure of the material. In order to resolve the inconsistency, in-situ neutron and X-ray diffraction were employed to determine the structure of the spinel.</p> <p>A novel method was developed to obtain high quality manganese coating without any additives (sulphur or selenium compounds). Cu-Mn and Co-Mn spinel coatings were applied to metallic coupons by electrodeposition and subsequent annealing. The method is convenient and easy to control. The performance testing showed that the area specific resistances (ASRs) of the coated samples (0.003 Ω•cm²) are much lower than that of the uncoated UNS 430 (0.189 Ω•cm²) after oxidation at 750°C for 1500 hours. Moreover, both spinel coatings can effectively suppress the outward diffusion of Cr, which resulted in reduction of Cr contamination significantly. The oxidation studies of Cu-Mn coating revealed the transformation mechanisms of Cu-Mn coating to the spinel. In-situ neutron and X-ray diffraction analysis clarified the crystal symmetry of CuᵪMn₃₋ᵪO₄ spinel and CuMnO₂ at high temperatures. Rietveld refinement revealed the cation distribution of Cu and Mn ions on tetrahedral and octrahedral sites of CuᵪMn₃₋ᵪO₄ spinel, which was compared to values in the literatures. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

<p> The Fe-C-Mn phase diagram has been calculated from thermodynamic data. Experimentally determined tie-lines are in good agreement with the calculated diagram. </p> <p> It has been shown that the assumption that the austenite-ferrite interface is in a local equilibrium condition during the late stages of the transformation in highly supersaturated alloys and at all times in alloys in an area of low supersaturation is justified. The approximate solution to the diffusion equations correctly predicts the experimentally determined manganese concentration profiles. </p> <p> Hillert's concept of paraequilibrium has been examined and explicitly defined. The concentration given by a paraequilibrium calculation correctly predicts the experimentally observed growth rates of Kinsman and Aaronson (1967) for very highly supersaturated alloys. </p> <p> A convolution technique for use in the interpretation of strongly localized concentration changes determined by electron beam microanalysis has been developed. </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

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