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Metallkristalle - Intermetallische Phasen

Substitutionsmischkristalle

Lückenlose Mischkristallbildung, das heißt völlige Mischbarkeit zu homogenen festen Phasen, tritt auf, wenn

  • beide Metalle im gleichen Gittertyp kristallisieren (Isotypie),
  • die Differenz der Atomradien kleiner als ca. 15 % ist,
  • die Metalle keine zu große Elektronegativitätsdifferenz aufweisen.

Unter diesen Bedingungen können sich die Atome wechselseitig auf den Gitterplätzen vertreten. Es bilden sich Substitutionsmischkristalle. Unterscheiden sich die Atome nur wenig voneinander, so erfolgt die Verteilung statistisch, zum Beispiel Ag/Au.

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Abb.1
Elementarzelle Ag
Abb.2
Ag/Au-Mischkristall
Abb.3
Elementarzelle Au
Hinweis
Bei Ag/Au-Mischkristallen sind die Gitterplätze statistisch mit Gold- und Silberatomen besetzt.

Bei größeren Unterschieden können sich bei langsamem Abkühlen oder Tempern Überstrukturen mit scheinbar stöchiometrischen Zusammensetzungen bilden wie im System Au/Cu. Bei der Ermittlung der stöchiometrischen Zusammensetzung rechnet man Atome auf den Würfelecken zu ⅛, auf den Kanten zu ¼, auf den Flächen zu ½ zur betrachteten Elementarzelle.

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Abb.4
AuCu (Au 8/8 Au 2/2 Cu 4/2)
Abb.5
AuCu3 (Au 8/8 Cu 6/2)
Hinweis
Aus Mischkristallen der Zusammensetzungen AuCu und AuCu3 mit zunächst ungeordneter Verteilung der Atome auf den Gitterplätzen bilden sich beim langsamen Abkühlen (Tempern) geordnete Verteilungen.

Weicht die beim Zusammenschmelzen der Metalle vorgegebene Zusammensetzung vom exakten stöchiometrischen Verhältnis ab, so ersetzen überschüssige Atome statistisch die andere Atomart. Die geordneten Mischkristalle zeigen höhere elektrische Leitfähigkeit als die ungeordneten. Die Maxima liegen bei den Zusammensetzungen AuCu und AuCu3 .

Abb.6
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