Rechnerische und experimentelle Ermittlung der Konstitution von keramischen Vielstoffsystemen

Abstract

Um ein einheitliches Bild ueber die Konstitution von Metall/Nichtmetall-Vielstoffsystemen zu bekommen werden umfangreiche Literaturdaten kritisch bewertet und als Grundlage fuer einige Berechnungen und Experimente aufbereitet. Folgende Mehrstoffsysteme werden behandelt: 1. Mehrstoffsysteme 'keramischer' Materialien mit teilweise metallischem Charakter (Carbide, Nitride, Oxide, Boride, Carboxide, Carbonitride, Borocarbide, Oxinitride der Uebergangsmetalle); 2. Mehrstoffsysteme nichtmetallischer Materialien mit vorwiegend kovalentem Charakter (SiC, Si_3N_4, SiB_6, BN, Al_4C_3, Be_2C); 3. Mehrstoffsysteme nichtmetallischer Materialien mit vorwiegend heteropolarem Charakter (Al_2O_3, TiO_2, BeO, SiO_2, ZrO_2). Auch die Uebergaenge 1. und 2., 1. und 3. sowie 2. und 3. werden beruecksichtigt. Weiterhin wird erstmalig ein Vergleich und eine Bewertung der derzeit verfuegbaren Rechenprogramme zur Berechnung thermodynamischer Gleichgewichte insbesondere im Hinblick auf die Nutzung durch den Praktiker vorgenommen. Mit Hilfe von bestehenden Rechenprogrammen und ausgesuchten thermodynamischen Daten werden Phasendiagramme fuer viele nicht bekannte Systeme berechnet und fuer teilweise bekannte Systeme vervollstaendigt. Zur Verifizierung der Rechnungen dienen zahlreiche experimentelle Untersuchungen pulver- und schmelzmetallurgischer Art. Dem Praktiker werden Hinweise gegeben, sich selbst einen Ueberblick ueber die Konstitution von Mehrstoffsystemen zu verschaffen. Es werden insgesamt 690 Systeme ausgewertet, 126 erstmals errechnet sowie 52 Systeme zusaetzlich in wesentlichen Teilen experimentell abgesichert. Als Basis fuer die Rechnungen dienen eigene, neue Daten fuer ueber 60 ternaere Phasen, wobei die Datenbereiche fuer die Freien Bildungsenthalpien abgeschaetzt und eingegrenzt werden. (orig./MM)This work shows a way to combine thermodynamic calculations and experiments in order to get useful information on the constitution of metal/non-metal systems. Many data from literature are critically evaluated and used as a basis for experiments and calculations. The following multi-component systems are treated: 1. Multi-component systems of 'ceramic' materials with partially metallic bonding (carbides, nitrides, oxides, borides, carbonitrides, borocarbides, oxinitrides of the 4-8th transition group metals) 2. multi-component systems of non-metallic materials with dominant covalent bonding (SiC, Si_3N_4, SiB_6, BN, Al_4C_3, Be_2C) 3. multi-component systems of non-metallic materials with dominant heteropolar bonding (Al_2O_3, TiO_2, BeO, SiO_2, ZrO_2). The interactions between 1. and 2., 2. and 3., 1. and 3. are also considered. The latest commercially available programmes for the calculation of thermodynamical equilibria and phase diagrams are evaluated and compared considering their facilities and limits. New phase diagrams are presented for many presently unknown multi-component systems; partly known systems are completed on the basis of selected thermodynamic data. The calculations are verified by experimental investigations (metallurgical and powder technology methods). Altogether 690 systems are evaluated, 126 are calculated for the first time and 52 systems are experimentally verified. New data for 60 ternary phases are elaborated by estimating the data limits for the Gibbs energy values. A synthesis of critical evaluation of literature, calculations and experiments leads to new important information about equilibria and reaction behaviour in multi-component systems. This information is necessary to develop new stable and metastable materials. (orig./MM)Available from TIB Hannover: ZA 5141(5431) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman