Poster DOI: 10.1002/zaac.200670115 Zu Struktur und Enthalpie sowie zur Ordnung und Unordnung in den Seltenerd-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 (SE 2 O 3 ) häu- fig als Sinteradditive benutzt. Diese oxidischen Additive reagieren während des Sintervorgangs teils mit noch zusätzlich vorhanden- dem SiO 2 , teils mit Si 3 N 4 unter Bildung ternärer und quaternärer amorpher und kristalliner Phasen. Diese beeinflussen stark die mechanischen Eigenschaften des Materials bei erhöhten Tempera- turen. Genaue Kenntnisse der Struktur, der Eigenschaften und der Bildungsenthalpien der Seltenerd-Siliciumoxidnitride sind daher notwendig, um gezielt gewünschte Eigenschaften der gesinterten Keramik einzustellen. In unserer Arbeit haben wir die Phasenbeziehungen im quasi- ternären System Si 3 N 4 -SiO 2 -SE 2 O 3 (SE Y, La) mit speziellem Blick auf die quaternären Phasen SE 2 Si 3 O 3 N 4 (M-Phase), SESiO 2 N (K-Phase), SE 4 Si 2 O 7 N 2 (J-Phase) und SE 10 (SiO 4 ) 6 N 2 (H Phase) untersucht. Für die beiden Seltenerdmetalle Y und La finden wir, daß die für die Kristallstrukturen berechneten Bildungs- enthalpien mit den experimentellen Gegebenheiten korrelieren. Einzige Ausnahme ist die H-Phase, deren Strukturdaten solch extrem 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 von Ordnungsvarianten nicht nur die aus Neutronenstreuungen gewon- nenen Besetzungswahrscheinlichkeiten reproduzieren, sondern auch eine Abschätzung der Konfigurationsentropie erhalten. Es zeigt sich, daß ∆S conf entscheidend zur Diskriminierung zwischen HT 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, 2134 2134

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

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Page 1: 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