On the growth and mechanical properties of non-oxide perovskites and the spontaneous growth of soft metal nanowhiskers

  • Zum Wachstum und den mechanischen Eigenschaften von Nichtoxid-Perovskiten und dem spontanen Wachstum von Weichmetall-Nanowhiskern

Takahashi, Tetsuya; Schneider, Jochen (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2013)
Doktorarbeit

In: Materials chemistry dissertation 2013,19
Seite(n)/Artikel-Nr.: XX, 115 S. : Ill., graph. Darst.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Kurzfassung

Ab initio-Berechnungen von Perovskiten der allgemeinen Formel AB3X, wobei A und B Metalle sind und X für eines der Elemente B, C oder N steht, lassen auf außergewöhnliche mechanische Eigenschaften dieser Stoffklasse schließen, insbesondere eine hohe Duktilität und somit hohe Schadenstoleranz. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das mechanische Verhalten ternärer, perovskitischer Boride und Nitride untersucht. YPd3B-, Fe4N-, ZnFe3N- und PdFe3N-Schichten wurden mittels kombinatorischem Magnetronsputtern synthetisiert und ihre mechanischen Eigenschaften mittels Nanoindentation bestimmt. Der Vergleich der gemessenen Werte für den Elastizitätsmodul zeigt eine gute Übereinstimmung mit den ab initio-Daten. Aus der Analyse der kritischen Scherspannung zur Aktivierung plastischer Verformung wird geschlossen, dass YPd3B, Fe4N und PdFe3N als duktile Werkstoffe einzustufen sind. Dies ist ebenfalls konsistent mit den Ergebnissen der ab initio-Berechnungen. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Evaluierung der potentiellen Anwendung der kombinatorischen Dünnschichtsynthese zur Herstellung eindimensionaler nanostrukturierter Werkstoffe. In-Y-Dünnschichten wurden über einen großen Zusammensetzungsbereich mittels kombinatorischem Magnetronsputtern abgeschieden. Bei anschließender Auslagerung der Dünnschichten an Luft wurde die spontane Extrusion von In-Whiskern aus der der Schicht beobachtet. Das Whisker-Wachstum korreliert mit einem Anstieg des Sauerstoffgehalts der Schichten. Die Morphologie und die Wachstumskinetik der Whisker werden direkt durch die lokale chemische Zusammensetzung beeinflusst. Die hier erarbeiteten Zusammenhänge zwischen dem Bildungsmechanismus, der Wachstumskinetik und der Whiskermorphologie leisten einen Beitrag zur gezielten Herstellung eindimensional nanostrukturierter Werkstoffe.

Einrichtungen

  • Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik [520000]
  • Lehrstuhl für Werkstoffchemie [521110]

Identifikationsnummern