On the quaternary systems Ce-Ni-Zn {B, Si}

Zinklegierungen mit Seltenerdmetallen sind ein wichtiger Bestandteil des hochfesten und ultraleichten Legierungssystems Mg-Zn-Mn(Ni)-Seltenerden fur Anwendungen in der Automobilbranche. Seltenerdmetalle verbessern die mechanischen Eigenschaften wie die Zugfestigkeit, Harte oder die Bestandigkeit gegen Korrosion indem sie mit Hilfe von Zink Verunreinigungen an den Korngrenzen der Legierungen beseitigen. Die hier vorgelegte Arbeit gibt detaillierte Informationen uber die Phasenbeziehungen und Kristallstrukturen des quaternaren Systems Ce-Ni-Zn-(B,Si) bei 800°C, unterstutzt durch optische Mikroskopie, Elektronenmikrosondenanalysen, Rontgenpulver- und Einkristallbeugung. Fur die Systeme Ce-Zn-B, Ni-Zn-B, Ce-Ni-Zn und Ce-Zn-Si wurden sotherme Schnitte bei 800°C erstellt. Im System Ni-Zn-B wurden sechs ternare Verbindungen gefunden die in einigen Fallen betrachtliche homogene Bereiche (Mischkristalle) aufweisen meist als Austausch von Ni-Zn bei einem konstanten B-Gehalt, nur im Fall der sogenannten tau-und dann tau1-Phase kam es auch zu einem Zn/B Ersatz. Wahrend der Ni/Zn Austausch (bei konstantem B-Gehalt) ungefahr 4 bis 5 at. % fur τ4-Ni3ZnB2 und τ5-Ni48Zn32B20 betragt, liegt er fur τ2-Ni12ZnB8-x (x = 0.43), τ3-Ni21Zn2B20 und τ6-Ni47Zn23B30 unter 3 at. %. Phasenbeziehungen im System Ce-Ni-Zn werden durch einen grosen Bereich einer flussigen Phase im Ce-reichen Teil und durch eine vollstandige Losung der Ce(Ni1-xZnx)5 Phase mit CaCu5-Typ im gesamten Konzentrationsschnitt und dem ganzen Temperaturbereich von 400 bis 800°C charakterisiert. Zn/Ni Austausch konnte (i) die Struktur von CeZn11 bei 800°C stabilisieren, die somit als ternare Losungsphase Ce(Zn1-xNix)11 (0.03£x£0.22) erscheint, sowie auch (ii) die ziemlich ausgedehnte Losung von Ce2(NixZn1-x)17 (0£x£0.53). Im ternaren System Ce-Zn-B existiert keine ternare Verbindung und es wurden keine wesentlichen gemeinsamen Loslichkeiten von binaren Phasen festgestellt. Fur die Tieftemperatur-Modifikation aCeZn7 (Ce1-xZn5+2x; x~0.33) konnte in dieser Arbeit bis zu 750°C der TbCu2-Typ zugeordent werden. Um die genaue atomare Verteilung in den Kristallstrukturen zu studieren wurden fur mehr als 18 Verbindungen Rontgenpulver- und Einkristallbeugung angewendet. An einem Ni0.19Zn1.24B34.22 Einkristall wurde die Kristallchemie des rhomboedrischen β Bormischkristalls, dotiert mit Ni, Zn-Atomen, untersucht. Zinkatome wurden in der E Fehlstelle (Besetzung: 28%) gefunden wahrend statistische Mischungen von Nickel und Zinkatomen (Verhaltnis 15.5:84.5) die A1, D und Dd Stellen besetzen. Unter den neu bestimmten Kristallstrukturen wurde im Ni21Zn2B20 (I4/mmm) ein neuer Bor-Metall Cluster gefunden, der als charakteristischer B20-Kafig einen Oktaeder aus sechs Nickelatomen umsachliesst. Es wurde weiters entdeckt, dass Ni3ZnB2 (C2/m) B4 Zickzackketten ausbildet, dass Ce7Zn23-xSix, x = 0.14 (Pbam) aus AuCu3 und ungeordneten BaAl4 Struktureinheiten besteht und dass Ce(Ni1-xZnx)2Si2, x = 0.39 (P 21m) eine Variante des CaBe2Ge2-Typs ist. Physikalische Eigenschaften, einschlieslich thermischer Ausdehnung, Harte, elastische und magnetische Eigenschaften sowie spezifische Warme wurden an den Boridverbindungen Ni21Zn2B20 und Ni3ZnB2 untersucht.