Zu Struktur und Enthalpie sowie zur Ordnung und Unordnung in den Seltenerd-Siliciumoxidnitriden

Poster

DOI: 10.1002/zaac.200670115

Zu Struktur und Enthalpie sowie zurOrdnung und Unordnung in denSeltenerd-Siliciumoxidnitriden

Peter Kroll*, Stefan Köppke, Michael Rieger

Institut für Anorganische Chemie, RWTH Aachen, Landoltweg 1,D-52056 Aachen

Keywords: rare-earth silicates; oxynitrides; configurational entropy;density functional calculations

In Siliciumnitridkeramiken werden Selten-Erd-Oxide (SE2O3) häu-fig als Sinteradditive benutzt. Diese oxidischen Additive reagierenwährend des Sintervorgangs teils mit noch zusätzlich vorhanden-dem SiO2, teils mit Si3N4 unter Bildung ternärer und quaternäreramorpher und kristalliner Phasen. Diese beeinflussen stark diemechanischen Eigenschaften des Materials bei erhöhten Tempera-turen. Genaue Kenntnisse der Struktur, der Eigenschaften und derBildungsenthalpien der Seltenerd-Siliciumoxidnitride sind dahernotwendig, um gezielt gewünschte Eigenschaften der gesintertenKeramik einzustellen.

In unserer Arbeit haben wir die Phasenbeziehungen im quasi-ternären System Si3N4-SiO2-SE2O3 (SE � Y, La) mit speziellemBlick auf die quaternären Phasen SE2Si3O3N4 (M-Phase),SESiO2N (K-Phase), SE4Si2O7N2 (J-Phase) und SE10(SiO4)6N2

(H Phase) untersucht. Für die beiden Seltenerdmetalle Y und Lafinden wir, daß die für die Kristallstrukturen berechneten Bildungs-enthalpien mit den experimentellen Gegebenheiten korrelieren.Einzige Ausnahme ist die H-Phase, deren Strukturdaten solchextrem positive Werte von ∆H ergeben, daß Fehler in den hinter-legten Daten sehr wahrscheinlich sind.Für die J-Phase können wir durch Berechnung einer Vielzahl vonOrdnungsvarianten nicht nur die aus Neutronenstreuungen gewon-nenen Besetzungswahrscheinlichkeiten reproduzieren, sondernauch eine Abschätzung der Konfigurationsentropie erhalten. Eszeigt sich, daß ∆Sconf entscheidend zur Diskriminierung zwischenHT und LT-Struktur in der J-Phase beiträgt.

www.zaac.wiley-vch.de 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Z. Anorg. Allg. Chem. 2006, 21342134