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Hochdruck-Hochtemperaturverhalten von Zirkonium- und Hafnium-Oxonitriden

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Locherer, Thomas :
Hochdruck-Hochtemperaturverhalten von Zirkonium- und Hafnium-Oxonitriden.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis] , (2009)

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    Abstract

    In der vorliegenden Arbeit wurde das Verhalten von Zirkonium- und Hafnium-Oxonitriden bei hohen Drücken und hohen Temperaturen untersucht. Durch Experimente zur isothermen Kompression mittels Diamantstempelzellen und Röntgenpulverdiffraktometrie und mechanischen Härtetests mittels verschiedener Lasteindruckverfahren konnten nachfolgend auch andere mechanische Kennwerte bestimmt werden. Gestützt auf eigene experimentelle Untersuchungen der ternären Oxonitride konnte im Vergleich mit Experimental- und Literaturdaten der binären Oxide und Nitride des Zirkoniums und des Hafniums die wechselseitigen Abhängigkeiten im Hochdruck-Hochtemperaturverhalten erarbeitet und beschrieben werden. Aus den resultierenden p-T-Zustandsdiagrammen konnten experimentell gezielt Synthese- sowie Zersetzungsbedingungen angesteuert werden. Speziell die rhomboedrischen Modifikationen der Oxonitride weisen eine nahezu eindimensionale Kompressibilität auf, die sich in den ungewöhnlich hohen Ableitungen der Bulkmoduli widerspiegelt. Durch Anpassung der Parameter einer Birch-Murnaghan Zustandsgleichung 3. Ordnung an die experimentell ermittelten Gitterparameter mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ergaben sich so Werte für B0’ von 14,1 für Zr7O11N2 bzw. 14,9 für Hf7O11N2 (zum Vergleich: Graphit ~ 12).

    Item Type: Ph.D. Thesis
    Erschienen: 2009
    Creators: Locherer, Thomas
    Title of the item: Hochdruck-Hochtemperaturverhalten von Zirkonium- und Hafnium-Oxonitriden
    Language of the item: Deutsch
    Uncontrolled Keywords: Hochdruck, Zirkoniumoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Zirkoniumoxonitrid, Zirkoniumoxidnitrid, Hafniumoxonitrid, Hafniumoxidnitrid, Multi Anvil, Diamond Anvil
    Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikation (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
    Division(s): Fachbereich Material- und Geowissenschaften
    Date Deposited: 16 Feb 2009 11:07
    Last Modified: 05 May 2011 18:59
    URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-13247
    Lizenz (Kurzform): Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
    Referees: Fueß, Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Hartmutand Riedel, Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c. Ralf
    Date of refereeing/review / Verteidigung / mdl. Prüfung: 18 August 2008
    Title (translated) (übersetzt):
    Title (translated)Language of translated title
    High pressure high temperature behavior of zirconium- and hafnium-oxonitridesEnglish
    Keywords:
    KeywordsLanguage
    Hochdruck, Zirkoniumoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Zirkoniumoxonitrid, Zirkoniumoxidnitrid, Hafniumoxonitrid, Hafniumoxidnitrid, Multi Anvil, Diamond AnvilDeutsch
    Abstract (translated):
    Abstract (translated)Language of translated abstract
    The present work deals with the high-pressure high-temperature behavior of the oxonitrides of zirconium and hafnium. Diamond anvil cell experiments on the isothermal compression using X-ray powder diffraction were conducted as well as indentation hardness tests. With the resultant data various mechanical characteristics were determined. Based on experimental studies and comparison with literature data the mutual dependencies of the high pressure high temperature behavior of the ternary oxonitrides and the binary oxides and nitrides were depicted. Using the compiled p-T phase diagrams specific conditions for synthesis or decomposition could be selected. In particular the rhombohedral oxonitrides show a virtually one dimensional compressibility which results in the exceptionally high pressure derivatives of the respective bulk modulus. Applying a least square fit to the parameters of a 3rd order Birch-Murnaghan Equation of state yielded in the values of B0’ of 14.1 for Zr7O11N2 respectively 14.9 for Hf7O11N2 (as comparison: graphite ~ 12).English
    URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1324
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