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On the Systems Ta-Co-B and Nb-Co-B
Julia Wind
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Peter Franz Rogl
DOI
10.25365/thesis.17975
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29375.39549.283760-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Aufbau der beiden ternären Systeme Nb-Co-B und Ta-Co-B wurde mittels verschiedener experimenteller Methoden untersucht (Licht- bzw. Elektronenmikroskopie, Röntgenpulveranalyse, Einkristallstrukturanalyse, EPMA). Die Phasengleichgewichte wurden in Form eines isothermen Schnittes bei 1100°C bestimmt. Für den Co-reichen Teil des Systems (³50at%Co) wurde in Kombination mit Daten zur Primärkristallisation von Proben im Gusszustand (SEM, EPMA) eine Liquidus-Projektion sowie ein zugehöriges Schultz-Scheil-Diagramm erstellt.
Die Verbindung {Nb,Ta}CoB mit NbCoB-Typ, weist eine Hochtemperaturmodifikation mit ZrNiAl-Typ (a=0.5953 nm, c=0.3248 nm; a=0.5926 nm, c=0.3247 nm für Nb bzw. Ta) auf, die nur in Gussproben vorzufinden war, aber durch Zugabe von Fe auf Glühtemperaturen von 1400°C stabilisiert wurde. Weiters wurde gezeigt, dass die bereits bekannte Verbindung Ta3Co4B7 (a=0.3189 nm, b=1.8333 nm, c=0.8881 nm) isotyp mit Nb3Co4B7 ist.
Die Verbindungen {Nb,Ta}Co2B kristallisieren monoklin (P21/c; a = 0.9190 nm, b = 0.64263 nm, c = 0.63144 nm; b= 109.954°, für Nb), jedoch nahe einer orthorhombischen Aufstellung (Cmce, a = 0.63162 nm, b = 1.72810 nm, c = 0.64270 nm, für Nb). Substitution von Co durch Ni stabilisiert die orthorhomische Modifikation mit Re3B-Typ (Cmcm), obwohl keine homologe Verbindung im zugehörigen Ni-System bekannt ist. Die kristallographischen Zusammenhänge zwischen dem Re3B-Typ, der pseudo-orthorhombischen als auch der monoklinen Aufstellung von {Nb,Ta}Co2B wurden in Form eines Bärnighausen Schemas dargestellt. DFT Berechnungen zeigen sehr ähnliche Stabilitäten für die drei betrachteten Strukturtypen. Gitterparameter und Kristallsymmetrien der Verbindungen Nb(Co,Fe)B, {Nb,Ta}Co2B, {Nb,Ta}(Co,Ni)2B und Ta3Co4B7 wurden mittels detailierter Untersuchungen am Transmissionselektronenmikroskop bestätigt.
Für die Verbindungen {Nb,Ta}Co2B, {Nb,Ta}(Co,Ni)2B und {Nb,Ta}2-xCo21+xB6 wurden Vickers Härte Messungen durchgeführt. Hierbei zeigte TaCo2B mit HV=17.6±0.9 GPa den höchsten Wert.
Abstract
(Englisch)
Constitution of the ternary systems Nb-Co-B and Ta-Co-B was studied, employing optical and electron microscopy, X-ray powder, single crystal diffraction and electron probe microanalysis. Ternary phase equilibria were determined within an isothermal section at 1100°C. For the Co-rich part (³50at%Co) of the system, a liquidus surface projection and a corresponding Schulz-Scheil reaction scheme were constructed in combination with data for primary crystallization from as cast samples determined by SEM and EPMA measurements.
{Nb,Ta}CoB with NbCoB-type exhibits a high temperature modification (ZrAlNi-type, a=0.5953 nm, c=0.3248 nm; a=0.5926 nm, c=0.3247 nm for Nb and Ta respectively), which was only present in as cast alloys, but found to be stabilized by the addition of Fe to annealing temperatures of 1400°C. Ta3Co4B7 (a=0.3189 nm, b=1.8333 nm, c=0.8881 nm) was proven to be isotypic with Nb3Co4B7.
{Nb,Ta}Co2B was found to adopt a unique monoclinic structure type (space group P21/c; a = 0.9190 nm, b = 0.64263 nm, c = 0.63144 nm; b= 109.954°, for Nb) very close to an orthorhombic setting (Cmce, a = 0.63162 nm, b = 1.72810 nm, c = 0.64270 nm, for Nb). Substitution of Co by Ni stabilizes the orthorhombic modification with Re3B-type (Cmcm) although no homologue compound in the Ni-system was found. The crystallographic relations among the structure types of Re3B and pseudo-orthorhombic as well as {Nb,Ta}Co2B were defined in terms of a Bärnighausen scheme. DFT calculations revealed very close stabilities for the three competing structure types. Detailed transmission electron microscopy (TEM) for Nb(Co,Fe)B, {Nb,Ta}Co2B, {Nb,Ta}(Co,Ni)2B and Ta3Co4B7 confirmed lattice parameters and crystal symmetry. Vickers hardness was measured for {Nb,Ta}Co2B, {Nb,Ta}(Co,Ni)2B and {Nb,Ta}2-xCo21+xB6 revealing the highest value of hardness of HV=17.6±0.9 GPa for TaCo2B.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
phase diagrams liquidus surface crystal structure Ta-Co-B Nb-Co-B Vickers hardness
Schlagwörter
(Deutsch)
Phasendiagramm Liquidusprojektion Kristallstruktur Ta-Co-B Nb-Co-B Vickers Härte
Autor*innen
Julia Wind
Haupttitel (Englisch)
On the Systems Ta-Co-B and Nb-Co-B
Paralleltitel (Deutsch)
Zu den Systemen Ta-Co-B und Nb-Co-B
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
105 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Peter Franz Rogl
Klassifikationen
35 Chemie > 35.10 Physikalische Chemie: Allgemeines ,
35 Chemie > 35.90 Festkörperchemie
AC Nummer
AC08929128
Utheses ID
16094
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |