Tracerdiffusion von Nickel und Eisen im Volumen und in Korngrenzen der intermetallischen B2-Phase (Ni,Fe)Al

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Nickelaluminide werden weltweit zur Entwicklung von Hochtemperaturwerkstoffen untersucht. Entscheidend für den praktischen Einsatz der intermetallischen Phasen NiAl und (Ni,Fe)Al ist ihr Kriechverhalten, das je nach Temperaturbereich durch Diffusionsprozesse im Kristallvolumen, in Korngrenzen oder Versetzungen kontrolliert wird. Die atomare Beweglichkeit und die Konzentration der diese Bewegung vermittelnden Leerstellen hängen in den Phasen NiAl und (Ni,Fe)Al sehr stark von der jeweiligen Legierungszusammensetzung ab, da in der B2-Struktur dieser Phase neben thermischen Leerstellen vor allem auch konstitutionelle Leerstellen und Antistrukturatome gebildet werden.Ziel dieses Vorhabens ist es, an genau definierten Ein- und Polykristallen der Phasen NiAl bzw. (Ni,Fe)Al in Abhängigkeit von der Stöchiometrie die Volumen- und die Korngrenzendiffusion von Nickel und Fe in einem großen Temperaturbereich mit der Radiotracertechnik (63Ni, 59Fe) und ergänzend insbesondere bei tieferen Temperaturen (kleine Diffusionstiefen) mit der SIMS-Analyse (64Ni, 58Fe) zu messen. Aufgrund der komplexen Defekteigenschaften werden auch nicht-lineare Arrheniusbeziehungen erwartet. Es werden zuvelässige, systematische Ergebnisse erwartet, erstmals für eine ternäre intermetallische Phase. Erstmals werden auch Ergebnisse der Korngrenzendiffusion in einer intermetallischen Phase mit stark variierenden Defektkonzentrationen und Defektart erhalten. Die Ergebnisse werden interpretiert unter Einbeziehung der Meßergebnisse der anderen beteiligten Arbeitsgruppen und anhand von Modellrechnungen zur Bildungs- und Wanderungsenthalpie von Leerstellen im Volumen und in Korngrenzen in Abhängigkeit von der Stöchiometrie und von computersimulierten Korngrenzenstrukturen. Aus der Gesamtheit der Ergebnisse und den Messungen zur Diffusion der Al-Komponente (Arbeitsgruppe Prof. Borchardt) werden die das Kriechverhalten kontrollierenden "effektiven" Diffusionskoeffizienten berechnet.