Universitätsbibliothek Wien

The Ni-rich part of the system Al-Ge-Ni with particular reference to the B8-phases

Jandl, Isabella (2012) The Ni-rich part of the system Al-Ge-Ni with particular reference to the B8-phases.
Masterarbeit, Universität Wien. Fakultät für Chemie
BetreuerIn: Richter, Klaus

[img]
Vorschau
PDF
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved

Download (4Mb)
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30454.93616.561262-5
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30454.93616.561262-5

Link zu u:search

Abstract in Englisch

The investigation of phase equilibria and structures in binary and ternary alloy systems is the fundamental basis for design and application of complex materials in science and technology. Within this work the ternary system Al-Ge-Ni, as well as parts of the binary subsystem Ge-Ni were studied. This system is of great interest, because of the widely spread NiAs structure type (Strukturberichtdesignation B8), which is under investigation for appli-cations in contacts for compound semiconductor devices, insertion electrodes for lith-ium-ion batteries and joining technologies. Furthermore the Ni-rich Nickel aluminides are used as so-called superalloys in high temperature applications. The phase diagrams were investigated using powder X-ray diffraction (XRD), light opti-cal microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM) in combination with ener-gy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and differential thermal analyses (DTA). Addi-tionally the structural, energetically and electronic properties of the B8 structures in the systems Al-Ni and Ge-Ni were studied by ab-initio density functional theory calcu-lations. The ab-initio calculations reveal negative energies of formation for the boundary compounds with NiAs and Ni2In structure in the two systems, although other more stable compounds exist in the real binary systems. Moreover, bonding interactions in these structures were discussed. Two partial isothermal sections at 550 °C and 700 °C as well as five vertical sections at 55, 60, 70, 75 and 85 at.% Ni and a partial vertical section at a constant Al:Ni ratio of 1:3 were investigated experimentally. A new ternary phase tau5 around the composition Al16Ge17Ni67 was found in the isothermal section at 550 °C. The extension, the lattice parameter variation and the melting behaviour of the B8 phase was analysed in detail. Furthermore a liquidus surface projection and a reaction scheme of the Ni-rich part of the system were determined. Altogether, six ternary invariant phase reactions, includ-ing three peritectic, one transition and two not clearly referable reactions were dis-covered.

Schlagwörter in Englisch

DFT-calculations concerning B8-phases / Ge-Ni / Al-Ge-Ni / isothermal sections (550°C, 700°C) / vertical sections / Scheil diagram / liquidus surface projection

Abstract in Deutsch

Die Untersuchung von Phasengleichgewichten und Strukturen in binären und ternären Legierungssystemen ist die grundlegende Basis für Design und Anwendung von komplexen Materialien in Wissenschaft und Technik. In dieser Arbeit wurden das ternäre System Al-Ge-Ni und Teile des binären Subsystems Ge-Ni analysiert. Dieses System ist aufgrund des weit verbreiteten NiAs Strukturtyps (Strukturbericht Designation B8), der in Kontakten in Halbleiterbauteilen, als Elektroden für Lithiumionen Batterien und in Verbindungstechnologien Anwendung finden könnte, interessant. Außerdem werden Ni-reiche Nickelaluminide als sogenannte Superlegierungen für Hochtemperatur Anwendungen gebraucht. Die Phasendiagramme wurden mittels Pulverröntgendiffraktometrie (XRD), Lichtmikroskopie (LOM), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) in Verbindung mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) sowie Differenzthermoanalyse (DTA) untersucht. Zusätzlich wurden strukturelle, energetische und elektronische Eigenschaften der B8 Strukturen in den Systemen Al-Ni und Ge-Ni mittels ab-initio Rechnungen nach Dichtefunktionaltheorie bestimmt. Die ab-initio Berechnungen ergaben negative Bildungsenergien für die Randverbindungen mit NiAs- und Ni2In-Struktur, obgleich andere stabilere Verbindungen in den realen binären Systemen existieren. Weiters wurden auch die Bindungswechselwirkungen in diesen Strukturen untersucht. Zwei partielle isotherme Schnitte bei 550 und 700 °C, sowie fünf vertikale Schnitte bei 55, 60, 70, 75 und 85 at.% Ni und ein partieller vertikaler Schnitt bei konstantem Al:Ni Verhältnis von 1:3 wurden experimentell bestimmt. Im Bereich der Zusammensetzung Al16Ge17Ni67 konnte eine neue ternäre Phase tau5 im isothermen Schnitt bei 550 °C gefunden werden. Die Ausdehnung, die Variation der Gitterparameter und das Schmelzverhalten der B8 Phase wurden detailliert untersucht. Weiters wurden eine Liquidusprojektion und ein Reaktionsschema vom Ni-reichen Teil des Systems erstellt. Insgesamt wurden sechs ternäre invariante Reaktionen (3 Peritektika, 1 Übergangsreaktion und zwei nicht genau definierbare Reaktionen) festgestellt.

Schlagwörter in Deutsch

DFT-Berechnungen bezüglich B8-Phasen / Ge-Ni / Al-Ge-Ni / Isotherme (550°C, 700°C) / Isoplethen / Scheil-Diagramm / Liquidusprojektion

Dokumentenart: Hochschulschrift (Masterarbeit)
AutorIn: Jandl, Isabella
Titel: The Ni-rich part of the system Al-Ge-Ni with particular reference to the B8-phases
Umfangsangabe: 87 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Chemie
Publikationsjahr: 2012
Sprache: eng ... Englisch
BetreuerIn: Richter, Klaus
BeurteilerIn: Richter, Klaus
Klassifikation: 35 Chemie > 35.12 Chemische Thermodynamik, Phasenlehre
35 Chemie > 35.06 Computeranwendungen
35 Chemie > 35.90 Festkörperchemie
AC-Nummer: AC08929038
Dokumenten-ID: 17875
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

Urheberrechtshinweis: Für Dokumente, die in elektronischer Form über Datennetze angeboten werden, gilt uneingeschränkt das österreichische Urheberrechtsgesetz; insbesondere sind gemäß § 42 UrhG Kopien und Vervielfältigungen nur zum eigenen und privaten Gebrauch gestattet. Details siehe Gesetzestext.

Dokument bearbeiten (nur für AdministratorInnen) Dokument bearbeiten (nur für AdministratorInnen)