Intermetallische Verbindungen des Typs A3B

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde die erfolgreiche Anwendung von Modellrechnungen auf experimentell ermittelte thermochemische Eigenschaften von intermetallischen Verbindungen A3 B mit einer geordneten kubischen Kristallstruktur (vom Typ L12 ) demonstriert. Auf diese Weise gelang es, für die Verbindungen Ni3 Al, Ni3 Ga, Pt 3 Ga und Pt 3 In die Art und Konzentrationen der Fehlstellen im Kristallgitter zu bestimmen, die für die Abweichung von der genau stöchiometrischen Zusammensetzung (3:1) verantwortlich sind. Darüber hinaus war es weiters möglich, die Energiebeträge abzuschätzen, die für die Bildung solcher Defekte notwendig sind. Es wurden theoretische Modellgleichungen für intermetallische Verbindungen A3 B mit der geordneten kubischen Kristallstruktur vom Typ L12 abgeleitet, welche es erlauben, durch Kurvenanpassung über die Konzentrationsabhängigkeit von thermochemischen Eigenschaften bestimmte Informationen über die im Kristallgitter vorliegenden Punktfehlstellen (im konkreten Fall Leerstellen und Atome auf "falschen" Gitterplätzen) zu erhalten: Art der hauptsächlich vorliegenden Fehlstellen, ihre Bildungsenergien und ihre Konzentrationen. Während für die Verbindung Ni3 Al thermochemische Daten (Aluminium-Aktivitäten) und Fehlstellen- Bildungsenergien in der Literatur vorhanden waren, mussten für die Verbindungen Ni3 Ga, Pt 3 Ga und Pt 3 In die thermochemischen Größen (Gallium- bzw. Indium-Aktivitäten) selbst in Abhängigkeit von der Temperatur und von der Gallium- bzw. Indium-Konzentration experimentell ermittelt werden. Zu diesem Zweck wurde eine Anlage zur Messung von sogenannten elektromotorischen Kräften unter Verwendung eines sauerstoffleitenden Elektrolyten adaptiert. Die daraus gewonnenen thermochemischen Größen dienten als Grundlage für die Auswertung mit Hilfe der genannten Modellgleichungen. Es stellte sich dabei heraus, dass im Wesentlichen nur Antistruktur-Atome, d.h. Atome auf falschen Gitterplätzen für die Abweichung von der idealen (3:1)-Zusammensetzung verantwortlich sind, da die Energiebeträge zur Bildung von Leerstellen im Kristallgitter in allen genannten Fällen merklich höher sind. Mittels geeigneter Ansätze wurden die genannten Bildungsenergien für die Verbindungen Ni3 Al und Ni3 Ga auch theoretisch berechnet, wobei die erhaltenen Werte gut mit jenen übereinstimmen, die aus den experimentell ermittelten thermochemischen Daten abgeschätzt wurden. Zur weiteren Charakterisierung der Verbindung Ni3 Ga wurden zusätzlich auch die spezifischen Wärmen sowie die Diffusionseigenschaften (mit Hilfe eines radioaktiven Nickelisotops) ermittelt. Über die Messung des spezifischen elektrischen Widerstands als Funktion der Temperatur versucht man etwas über Art und Geschwindigkeit der Vorgänge zu erfahren, die bei Ni3Ga zur Einstellung der Ordnung im Kristallgitter führen, sowie über die damit verbundenen Energiebeträge.