Title (eng)
Investigations in the aluminium rich part of the ternary phase diagram Al—Fe—Ge
Parallel title (deu)
Untersuchungen im Aluminium reichen Teil des ternären Phasendiagramms Al—Fe—Ge
Author
Gabriel Reisinger
Advisor
Klaus Richter
Assessor
Klaus Richter
Abstract (deu)
In dieser Arbeit wurde im Fe armen Teil des ternären Systems Al–Fe–Ge untersucht.
Den neuen ternären Verbindungen, von welchen analoge Strukturen und Zusammensetzungen
zu jenen des Systems Al–Fe–Si erwartet wurden, wurde besondere
Aufmerksamkeit schenkt.
Bisher wurden nur wenige Untersuchungen im ternären System Al–Fe–Ge in
der einschlägigen Literatur erwähnt. Berichte über isotherme Schnitte sind nur für
Fe-Gehalte über 50 at.% auf der Al Seite, beziehungsweise über 72 at.% auf der Ge
Seite, der ternären Phasendiagramme vorhanden. Es sind mehrere Phasen, welche
zumeist als metastabil beschrieben werden, in diesem System bekannt. Die zugehörigen
Kristallstrukturen, waren jedoch nicht gegeben oder nur aus verfeinerten
Röntgen-Pulverdiffraktogrammen gewonnen. Des Weiteren, wird das binäre Phasendiagramm
Fe–Ge in der Literatur kontrovers diskutiert. Aus diesem Grund, wurden
die betreffenden Ausschnitte der beta- und eta-Phase, im Zuge dieser Arbeit erneut
untersucht.
Unter Inbetrachtnahme der neu untersuchten eta-Phase des binären Fe–Ge Systems,
konnten insgesamt sechs neue Strukturen gefunden werden, welche durch
Einkristall-Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt wurden. Für eine weitere Phase, wurde
ein Strukturvorschlag aus Daten der Röntgen-Pulverdiffraktogrammen erarbeitet;
dieser konnte in sämtlichen betreffenden Proben die fehlenden Peaks korrekt
beschreiben. Die in der Literatur als amorph beschriebenen Strukturen (tau6 uand tau8),
konnten auf Grund ihrer Nachbarschaft und dem Fehlen von passenden Einkristallen,
nicht eingehend untersucht werden. Nichtsdestotrotz konnte durch Indizierung
der scharfen Reflexe einer der beiden (tau6) Strukturen eine orthorhombische Zelle
gefunden werden. Weitere Untersuchungen hinsichtlich der Struktur dieser beiden
Phasen und der Phase tau 7, welche Anzeichen von Domänenbildung oder Überstrukturen
aufweist, scheinen sinnvoll.
Es konnte gezeigt werden, dass strukturelle Beziehungen der neuen ternären
Phasen vornehmlich aus dem binären Phasendiagramm Fe–Ge herrühren. Während bei Fe-Gehalten unter 35 at.% Fe, die tetragonalen und pseudo-tetragonalen strukturellen
Merkmale der FeGe2 Phase dominieren, wurde gezeigt dass bei Fe-Gehalten
zwischen 35 und 55 at.% Fe, die pseudo-hexagonalen Merkmale mit den Phasen
Fe6Ge5 und FeGe in Verbindung gebracht werden können.
Im Zuge dieser Arbeit wurden Isotherme Schnitte bei 400 ◦C und 800 ◦C erarbeiten.
Eine Stabilisierung des kubischen Polymorph von FeGe, hin zu höheren Temperaturen,
wurde beobachtet. Auf Grund der Komplexität im Al reichen Teil des
Phasendiagramms, sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Isopleten sowie
eine Liquidusprojektion mit hinreichender Sicherheit beschreiben zu können.
Eine Untersuchung der magnetischen Eigenschaften aller Phasen, ins besonders
mit Hinblick auf die mögliche Supraleitfähigkeit der Phase tau5 scheinen vielversprechend,
da in der einschlägigen Literatur außerordentliche magnetische Eigenschaften
in Systemen der Art TM–X (X = Al, Ga, Si, Ge) beschrieben werden.
Abstract (eng)
In this thesis, the Fe poor part of the ternary Al–Fe–Ge system was investigated with
special attention to the existence of new ternary compounds, which were expected
in analogy to the related Al–Fe–Si system.
Previous investigations in literature on the ternary system Al–Fe–Ge were scarce.
Isothermal sections are reported in literature only at Fe contents above 50 at.% on
the Al side and 72 at.% on the Ge side of the ternary phase diagram. Several phases,
most of them being metastable, were already reported in this system. The according
crystal structures were either not given in literature or refined from powder X-ray
diffraction patterns. Furthermore, the binary phase diagram Fe–Ge was discussed
controversially in literature. Therefore, the critical section of the beta- and eta-phase was
reinvestigated in this thesis.
Including the reinvestigated eta-phase in the binary Fe–Ge system, six new structures
determined by single crystal X-ray diffractometry could be reported. One additional
phase was investigated by powder X-ray diffractometry and a structure
proposal, which fits all associated powder X-ray diffraction patterns was presented.
Two structures (tau6 and tau8), which were reported to be amorphous, could not be
properly investigated due to a lack in suitable single crystals and their close vicinity.
However, one of them (tau6) yielded an orthorhombic or monoclinic cell, after indexation
of the sharp peaks exhibited in the powder patterns. These two structures
and the phase tau7, which shows signs of domains or superstructures, require further
investigations.
The structural motives of the new ternary phases were presented to be related to
those featured in the Fe–Ge binary phase diagram. On the one hand tetragonal and
pseudo-tetragonal structural features of FeGe2 dominated the phase diagram below
35 at.% Fe. On the other hand pseudo-hexagonal structural features were discussed
to be related to Fe6Ge5 and FeGe between 35 and 55 at.% Fe.
Two isothermal sections, which are located at 400 ◦C and 800 ◦C were developed
in the course of this thesis. A stabilisation to higher temperatures of the cubic polymorph
of FeGe was observed. Due to the complexity of the phase diagram in the Al rich part, further investigations are needed in order to yield a proper suggestion on
the isopleths as well as to present a liquidus projection.
Additional investigations on the magnetic properties of all phases, but especially
on the possible superconductivity of the phase tau5 seem promising, as literature reports
on extraordinary magnetic properties in TM–X (X = Al, Ga, Si, Ge) systems.
Keywords (eng)
AluminidesTernary alloy systemsHigh-temperature phasePhase diagramsCrystallographyMultiphase intermetallicsIron aluminidesPhasediagrams
Keywords (deu)
AluminideTernäre LegierungssystemeHochtemperatur PhasePhasendiagrammeKristallographieMehrphasige intermetallischen VerbindungenEisenaluminidePhasendiagramme
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
xv, 149 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
165
Study plan
Masterstudium Chemie
[UA]
[066]
[862]
Association (deu)
Title (eng)
Investigations in the aluminium rich part of the ternary phase diagram Al—Fe—Ge
Parallel title (deu)
Untersuchungen im Aluminium reichen Teil des ternären Phasendiagramms Al—Fe—Ge
Author
Gabriel Reisinger
Abstract (deu)
In dieser Arbeit wurde im Fe armen Teil des ternären Systems Al–Fe–Ge untersucht.
Den neuen ternären Verbindungen, von welchen analoge Strukturen und Zusammensetzungen
zu jenen des Systems Al–Fe–Si erwartet wurden, wurde besondere
Aufmerksamkeit schenkt.
Bisher wurden nur wenige Untersuchungen im ternären System Al–Fe–Ge in
der einschlägigen Literatur erwähnt. Berichte über isotherme Schnitte sind nur für
Fe-Gehalte über 50 at.% auf der Al Seite, beziehungsweise über 72 at.% auf der Ge
Seite, der ternären Phasendiagramme vorhanden. Es sind mehrere Phasen, welche
zumeist als metastabil beschrieben werden, in diesem System bekannt. Die zugehörigen
Kristallstrukturen, waren jedoch nicht gegeben oder nur aus verfeinerten
Röntgen-Pulverdiffraktogrammen gewonnen. Des Weiteren, wird das binäre Phasendiagramm
Fe–Ge in der Literatur kontrovers diskutiert. Aus diesem Grund, wurden
die betreffenden Ausschnitte der beta- und eta-Phase, im Zuge dieser Arbeit erneut
untersucht.
Unter Inbetrachtnahme der neu untersuchten eta-Phase des binären Fe–Ge Systems,
konnten insgesamt sechs neue Strukturen gefunden werden, welche durch
Einkristall-Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt wurden. Für eine weitere Phase, wurde
ein Strukturvorschlag aus Daten der Röntgen-Pulverdiffraktogrammen erarbeitet;
dieser konnte in sämtlichen betreffenden Proben die fehlenden Peaks korrekt
beschreiben. Die in der Literatur als amorph beschriebenen Strukturen (tau6 uand tau8),
konnten auf Grund ihrer Nachbarschaft und dem Fehlen von passenden Einkristallen,
nicht eingehend untersucht werden. Nichtsdestotrotz konnte durch Indizierung
der scharfen Reflexe einer der beiden (tau6) Strukturen eine orthorhombische Zelle
gefunden werden. Weitere Untersuchungen hinsichtlich der Struktur dieser beiden
Phasen und der Phase tau 7, welche Anzeichen von Domänenbildung oder Überstrukturen
aufweist, scheinen sinnvoll.
Es konnte gezeigt werden, dass strukturelle Beziehungen der neuen ternären
Phasen vornehmlich aus dem binären Phasendiagramm Fe–Ge herrühren. Während bei Fe-Gehalten unter 35 at.% Fe, die tetragonalen und pseudo-tetragonalen strukturellen
Merkmale der FeGe2 Phase dominieren, wurde gezeigt dass bei Fe-Gehalten
zwischen 35 und 55 at.% Fe, die pseudo-hexagonalen Merkmale mit den Phasen
Fe6Ge5 und FeGe in Verbindung gebracht werden können.
Im Zuge dieser Arbeit wurden Isotherme Schnitte bei 400 ◦C und 800 ◦C erarbeiten.
Eine Stabilisierung des kubischen Polymorph von FeGe, hin zu höheren Temperaturen,
wurde beobachtet. Auf Grund der Komplexität im Al reichen Teil des
Phasendiagramms, sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Isopleten sowie
eine Liquidusprojektion mit hinreichender Sicherheit beschreiben zu können.
Eine Untersuchung der magnetischen Eigenschaften aller Phasen, ins besonders
mit Hinblick auf die mögliche Supraleitfähigkeit der Phase tau5 scheinen vielversprechend,
da in der einschlägigen Literatur außerordentliche magnetische Eigenschaften
in Systemen der Art TM–X (X = Al, Ga, Si, Ge) beschrieben werden.
Abstract (eng)
In this thesis, the Fe poor part of the ternary Al–Fe–Ge system was investigated with
special attention to the existence of new ternary compounds, which were expected
in analogy to the related Al–Fe–Si system.
Previous investigations in literature on the ternary system Al–Fe–Ge were scarce.
Isothermal sections are reported in literature only at Fe contents above 50 at.% on
the Al side and 72 at.% on the Ge side of the ternary phase diagram. Several phases,
most of them being metastable, were already reported in this system. The according
crystal structures were either not given in literature or refined from powder X-ray
diffraction patterns. Furthermore, the binary phase diagram Fe–Ge was discussed
controversially in literature. Therefore, the critical section of the beta- and eta-phase was
reinvestigated in this thesis.
Including the reinvestigated eta-phase in the binary Fe–Ge system, six new structures
determined by single crystal X-ray diffractometry could be reported. One additional
phase was investigated by powder X-ray diffractometry and a structure
proposal, which fits all associated powder X-ray diffraction patterns was presented.
Two structures (tau6 and tau8), which were reported to be amorphous, could not be
properly investigated due to a lack in suitable single crystals and their close vicinity.
However, one of them (tau6) yielded an orthorhombic or monoclinic cell, after indexation
of the sharp peaks exhibited in the powder patterns. These two structures
and the phase tau7, which shows signs of domains or superstructures, require further
investigations.
The structural motives of the new ternary phases were presented to be related to
those featured in the Fe–Ge binary phase diagram. On the one hand tetragonal and
pseudo-tetragonal structural features of FeGe2 dominated the phase diagram below
35 at.% Fe. On the other hand pseudo-hexagonal structural features were discussed
to be related to Fe6Ge5 and FeGe between 35 and 55 at.% Fe.
Two isothermal sections, which are located at 400 ◦C and 800 ◦C were developed
in the course of this thesis. A stabilisation to higher temperatures of the cubic polymorph
of FeGe was observed. Due to the complexity of the phase diagram in the Al rich part, further investigations are needed in order to yield a proper suggestion on
the isopleths as well as to present a liquidus projection.
Additional investigations on the magnetic properties of all phases, but especially
on the possible superconductivity of the phase tau5 seem promising, as literature reports
on extraordinary magnetic properties in TM–X (X = Al, Ga, Si, Ge) systems.
Keywords (eng)
AluminidesTernary alloy systemsHigh-temperature phasePhase diagramsCrystallographyMultiphase intermetallicsIron aluminidesPhasediagrams
Keywords (deu)
AluminideTernäre LegierungssystemeHochtemperatur PhasePhasendiagrammeKristallographieMehrphasige intermetallischen VerbindungenEisenaluminidePhasendiagramme
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
165
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