Laves Phasen der Übergangsmetalle

Lavesphasen, eine Klasse von intermetallischen Verbindungen, bestehen aud Übergangsmetallen und/oder seltenen Erden. Sie besitzen eine Reihe von physikalisch und technologisch interessanten Eigenschaften für mögliche Anwendungen (Wasserstoffspeicher, Magnetismus, Supraleitung, hohe Struktur- und Phasenstabilitäten, hochwarmfeste Legierungen, brauchbare Oxydationseigenschaf- ten, gute Kriecheigenschaften). Obwohl es einiges an Information über die wesentlichen Strukturprinzipien der Lavesphasen gibt, bleiben noch wesentliche Probleme offen, wie z.B. die Erstellung eines grundlegenden Konzeptes für den Zusammenhang zwischen Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften, das man für eine gezielte Legierungsentwicklung braucht. Die Aufgabenstellung des Projektes ist die Untersuchung von grundlegenden physikalischen Eigenschaften von geordneten Laves Phasen XM2 (X=Zr,Hf,Nb,Ta und M=Cr,Mn,Fe,Co) durch Kombination von theoretischen und experimentellen Methoden. Das Experiment soll genaue Information über thermische Stabilitäten und Kristallstrukturen, Fehlstellen und Homogenitäts-bereiche der Verbindungen liefern. Die Resultate werden dann in einem state-of-the-art Phasendiagramm des Lavesphasengebietes zusammengefaßt. Alte und wenig zuverlässige Daten werden damit ersetzt. Die Theorie bedient sich einer ab initio Dichtefunktionalmethode, um Grundzustandseigenschaften der drei wesentlichen Strukturen von Lavesphasen parameterfrei zu berechnen. Dazu gehören relaxierte Gitter- und Strukturparameter und magnetische Eigenschaften (ferro- und antiferromagnetische Spinanordnungen für ausgewählte Fälle). Es werden berechnete Bildungswärmen mit neuesten kalorimetrischen Messungen verglichen. Für eine realistische Beschreibung des Phasendiagramms werden Fehlstellenenergien und Schwingungseigenschaften für ausgewählte Verbindungen ab initio berechnet. Der Synergieeffekt durch die Kombination von Theorie und Experiment ist vielfach: (a) Neueste Experimente liefern zuverlässige Phasendiagram-me, die mit ab initio Daten überprüft werden. (b) Experimentell bestimmte Phasenstabiltäten und magnetische Eigenschaften werden von ab initio Rechnungen begleitet, um die Ergebnisse analysieren zu können. (c) Mit der ab initio Methode kann man metastabile oder stabile Phasen suchen, die experimentell nicht erfasst werden konnten. (d) Ab initio Information über instabile Phasen kann Hinweise zur Legierungsstabilisierung durch Zulegieren liefern. (e) Unerwartete ab initio Resultate stimulieren Experimente und umgekehrt. (f) Durch die sehr enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment soll eine konsistente Datenbasis von Materialeigenschaften erstellt werden, was für zukünftige technologische Auswertungen wichtig ist.

Lavesphasen, eine Klasse von intermetallischen Verbindungen, bestehen aud Übergangsmetallen und/oder seltenen Erden. Sie besitzen eine Reihe von physikalisch und technologisch interessanten Eigenschaften für mögliche Anwendungen (Wasserstoffspeicher, Magnetismus, Supraleitung, hohe Struktur- und Phasenstabilitäten, hochwarmfeste Legierungen, brauchbare Oxydationseigenschaf- ten, gute Kriecheigenschaften). Obwohl es einiges an Information über die wesentlichen Strukturprinzipien der Lavesphasen gibt, bleiben noch wesentliche Probleme offen, wie z.B. die Erstellung eines grundlegenden Konzeptes für den Zusammenhang zwischen Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften, das man für eine gezielte Legierungsentwicklung braucht. Die Aufgabenstellung des Projektes ist die Untersuchung von grundlegenden physikalischen Eigenschaften von geordneten Laves Phasen XM2 (X=Zr,Hf,Nb,Ta und M=Cr,Mn,Fe,Co) durch Kombination von theoretischen und experimentellen Methoden. Das Experiment soll genaue Information über thermische Stabilitäten und Kristallstrukturen, Fehlstellen und Homogenitäts-bereiche der Verbindungen liefern. Die Resultate werden dann in einem state-of-the-art Phasendiagramm des Lavesphasengebietes zusammengefaßt. Alte und wenig zuverlässige Daten werden damit ersetzt. Die Theorie bedient sich einer ab initio Dichtefunktionalmethode, um Grundzustandseigenschaften der drei wesentlichen Strukturen von Lavesphasen parameterfrei zu berechnen. Dazu gehören relaxierte Gitter- und Strukturparameter und magnetische Eigenschaften (ferro- und antiferromagnetische Spinanordnungen für ausgewählte Fälle). Es werden berechnete Bildungswärmen mit neuesten kalorimetrischen Messungen verglichen. Für eine realistische Beschreibung des Phasendiagramms werden Fehlstellenenergien und Schwingungseigenschaften für ausgewählte Verbindungen ab initio berechnet. Der Synergieeffekt durch die Kombination von Theorie und Experiment ist vielfach: (a) Neueste Experimente liefern zuverlässige Phasendiagram-me, die mit ab initio Daten überprüft werden. (b) Experimentell bestimmte Phasenstabiltäten und magnetische Eigenschaften werden von ab initio Rechnungen begleitet, um die Ergebnisse analysieren zu können. (c) Mit der ab initio Methode kann man metastabile oder stabile Phasen suchen, die experimentell nicht erfasst werden konnten. (d) Ab initio Information über instabile Phasen kann Hinweise zur Legierungsstabilisierung durch Zulegieren liefern. (e) Unerwartete ab initio Resultate stimulieren Experimente und umgekehrt. (f) Durch die sehr enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment soll eine konsistente Datenbasis von Materialeigenschaften erstellt werden, was für zukünftige technologische Auswertungen wichtig ist.