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Intermetallische Verbindung Eine intermetallische Verbindung genauer intermetallische Phase ist eine homogene chemische

Intermetallische Verbindung

Eine intermetallische Verbindung (genauer intermetallische Phase) ist eine homogene chemische Verbindung aus zwei oder mehr Metallen. Sie zeigen im Unterschied zu Legierungen Gitterstrukturen, die sich von denen der konstituierenden Metalle unterscheiden. In ihrem Gitter herrscht eine Mischbindung aus einem metallischen Bindungsanteil und geringeren Atombindungs- bzw. Ionenbindungsanteilen, die in Überstrukturen resultiert. Dazu gehören auch die sogenannten Ordnungsphasen, deren besondere Gitterstruktur aus der Ordnungseinstellung der Legierungsatome resultiert.

Cr11Ge19

Aufbau und Eigenschaften Bearbeiten

Es gibt intermetallische Verbindungen mit stöchiometrischer Zusammensetzung gemäß den üblichen Wertigkeiten der Metalle und es gibt intermetallische Phasen, die mehr oder weniger ausgedehnte Homogenitätsbereiche im Phasendiagramm besitzen. Ein Homogenitätsbereich, auch Phasenbreite genannt, gibt dabei die Grenzen an, zwischen denen das Mengenverhältnis der verschiedenen Metalle variieren kann.

Intermetallische Verbindungen sind häufig hart (große Härte, Sprödigkeit, Festigkeit) und auch chemisch recht beständig (Korrosionsbeständigkeit). Sie besitzen in der Regel einen hohen Schmelzpunkt und ihr elektrischer Widerstand ist meist eine Größenordnung höher als der reiner Übergangsmetalle. Es gibt aber auch Verbindungen mit Halbleitereigenschaften und einige Verbindungen zeichnen sich sogar durch besondere magnetische oder Supraleitungseigenschaften aus.

Die besonderen physikalischen und mechanischen Eigenschaften solcher Verbindungen resultieren aus der besonders starken Bindung zwischen den ungleichartigen Atomen, die überwiegend metallisch ist mit mehr oder weniger großen Anteilen anderer Bindungsarten (Ionen-, kovalente Bindung).

Sie nehmen somit eine Zwischenstellung zwischen metallischen Legierungen und Keramiken ein.

Herstellung Bearbeiten

Hergestellt werden intermetallische Phasen sowohl durch pulvermetallurgische als auch durch herkömmliche Schmelzverfahren, wobei gerade wegen ihrer mechanischen Eigenschaften die Herstellung und Verarbeitung schwierig sein kann.

Beispiele Bearbeiten

Beispiele für intermetallische Phasen sind:

Auch höherlegierte Bronze- und Messinglegierungen bestehen aus intermetallischen Phasen, die allerdings hier bei verschiedenen Mischungsverhältnissen in unterschiedlicher Ausprägung entstehen können (beispielsweise Cu3Sn und Cu3Sn5). Wird das passende Mischungsverhältnis nicht exakt erreicht, so bilden sich klassische Legierungen, allerdings aus den verschiedenen intermetallischen Phasen, die dem Mischungsverhältnis am nächsten liegen. Von besonderer Bedeutung ist die Bildung dieser intermetallischen Kupfer-Zinn-Phasen im Bereich der Elektronik bzw. der elektrischen Kontakte, da es durch deren Bildung zu Schicht-Abplatzungen, Lötproblemen oder erhöhten Kontaktwiderständen kommen kann.

Verwendung Bearbeiten

Intermetallische Verbindungen besitzen in ihrer Verwendung als hochschmelzende, hochfeste Legierungen, Supraleiter, Dauermagnetwerkstoffe, metallische Gläser u. a. m. große technische Bedeutung. Außerdem spielen sie bei der Ausscheidungshärtung von Aluminium- und Nickellegierungen sowie Maraging-Stählen eine entscheidende Rolle.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • J. H. Westbrook, Robert L. Fleischer (Hrsg.): Intermetallic Compounds: Principles and Applications. 2 Volume Set: Principles/Practice v. 1 & 2. John Wiley & Sons, 1994, ISBN 0-471-93453-4.
  • J. H. Westbrook, Robert L. Fleischer (Hrsg.): Intermetallic Compounds: Progress: 3. John Wiley & Sons, Chichester 2002, ISBN 0-471-49315-5.
  • Gerhard Sauthoff: Intermetallics. Wiley-VCH, 1995, ISBN 3-527-29320-5.
  • Gerhard Sauthoff: Intermetallics. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-Vch, 2005, ISBN 3-527-31097-5, S. 1–32, doi:10.1002/14356007.e14_e01.pub2.
  • Gerhard Sauthoff: Intermetallic Materials. In: Landolt-Börnstein (New Series) Group VIII: Advanced Materials and Technologies, Subvolume VIII/2A: Powder Metallurgy Data, Part 2: Refractory, Hard and Intermetallic Materials. Springer-Verlag, 2002, ISBN 3-540-42961-1, S. 14-1–14–45, doi:10.1007/10858641_17.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Gerhard Sauthoff: Intermetallics: characteristics, problems and prospects. In: Esther Belin-Ferré (Hrsg.): Basics of Thermodynamics and Phase Transitions in Complex Intermetallics (= Book Series on Complex Metallic Alloys. Volume 1). World Scientific, 2008, ISBN 978-981-279-058-3, S. 147–188, doi:10.1142/9789812790590_0007.
  2. M. Palm, F. Stein, M. Rohwerder: Intermetallic Phases & Materials. (PDF) In: NEWSLETTER 2/2018. Max-Planck-Institutfür Eisenforschung GmbH, 2018, S. 3–4, abgerufen am 8. Dezember 2020.
  3. Michael Pohl, Oliver Storz: Sigma-phase in duplex-stainless steels. In: Zeitschrift für Metallkunde. Band 95, Nr. 7, 1. Juli 2004, S. 631–638, doi:10.3139/146.017999.
  4. A. F. Padilha, F. C. Pimenta, W. Reick: A comparative study on the precipitation of the {sigma} phase in a superferritic and in a duplex stainless steel; Untersuchung zum Vergleich der {sigma}-Phasenausscheidung in einem rostfreien Superferrit und einem Duplex-Stahl. In: Zeitschrift für Metallkunde. Band 92, Nr. 4, 1. April 2001, S. 351–354 (osti.gov).
  5. J. Alami, P. Eklund, J. Emmerlich, O. Wilhelmsson, U. Jansson, H. Högberg, L. Hultman, U. Helmersson: High-power impulse magnetron sputtering of Ti–Si–C thin films from a Ti3SiC2 compound target. In: Thin Solid Films. 515. Jahrgang, Nr. 4. Elsevier B.V., 5. Dezember 2006, S. 1731–1736, doi:10.1016/j.tsf.2006.06.015.
  6. F. Petzoldt, J. P. Bergmann, R. Schürer, S. Schneider: Einfluss intermetallischer Phasen auf die Langzeitstabilität von ultraschallgeschweißten Kupfer-Aluminium-Kontakten. In: Metall. 67. Jahrgang, Nr. 11, 2013, S. 504–507.
  7. Untersuchung von intermetallischen Phasen (Cu-Sn IMP) – nanoAnalytics. (Nicht mehr online verfügbar.) Ehemals im Original; abgerufen am 12. November 2020.@1@2Vorlage:Toter Link/www.nanoanalytics.com (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven.)
  8. S. Theobald: Messung des Kontaktwiderstands an Oberflächen von Kupferwerkstoffen für Steckverbinderanwendungen. In: WOMag. Band 4, Nr. 10, 2015, ISSN 2195-5905, S. 4–8, doi:10.7395/2015/Theobald01 (wotech-technical-media.de [abgerufen am 12. November 2020]).
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Eine intermetallische Verbindung genauer intermetallische Phase ist eine homogene chemische Verbindung aus zwei oder mehr Metallen Sie zeigen im Unterschied zu Legierungen Gitterstrukturen die sich von denen der konstituierenden Metalle unterscheiden In ihrem Gitter herrscht eine Mischbindung aus einem metallischen Bindungsanteil und geringeren Atombindungs bzw Ionenbindungsanteilen die in Uberstrukturen resultiert Dazu gehoren auch die sogenannten Ordnungsphasen deren besondere Gitterstruktur aus der Ordnungseinstellung der Legierungsatome resultiert Cr11Ge19 Inhaltsverzeichnis 1 Aufbau und Eigenschaften 2 Herstellung 3 Beispiele 4 Verwendung 5 Siehe auch 6 Literatur 7 Weblinks 8 EinzelnachweiseAufbau und Eigenschaften BearbeitenEs gibt intermetallische Verbindungen mit stochiometrischer Zusammensetzung gemass den ublichen Wertigkeiten der Metalle und es gibt intermetallische Phasen die mehr oder weniger ausgedehnte Homogenitatsbereiche im Phasendiagramm besitzen Ein Homogenitatsbereich auch Phasenbreite genannt gibt dabei die Grenzen an zwischen denen das Mengenverhaltnis der verschiedenen Metalle variieren kann Intermetallische Verbindungen sind haufig hart grosse Harte Sprodigkeit Festigkeit und auch chemisch recht bestandig Korrosionsbestandigkeit Sie besitzen in der Regel einen hohen Schmelzpunkt und ihr elektrischer Widerstand ist meist eine Grossenordnung hoher als der reiner Ubergangsmetalle Es gibt aber auch Verbindungen mit Halbleitereigenschaften und einige Verbindungen zeichnen sich sogar durch besondere magnetische oder Supraleitungseigenschaften aus Die besonderen physikalischen und mechanischen Eigenschaften solcher Verbindungen resultieren aus der besonders starken Bindung zwischen den ungleichartigen Atomen die uberwiegend metallisch ist mit mehr oder weniger grossen Anteilen anderer Bindungsarten Ionen kovalente Bindung Sie nehmen somit eine Zwischenstellung zwischen metallischen Legierungen und Keramiken ein Herstellung BearbeitenHergestellt werden intermetallische Phasen sowohl durch pulvermetallurgische als auch durch herkommliche Schmelzverfahren wobei gerade wegen ihrer mechanischen Eigenschaften die Herstellung und Verarbeitung schwierig sein kann Beispiele BearbeitenBeispiele fur intermetallische Phasen sind Laves Phasen Heusler Phasen Zintl Phasen Haggs Phasen Koordinationsphasen wie Fe3C Zementit Hume Rothery Phasen die stets feste Valenzelektronenkonzentrationen aufweisen Nitinol NiTi Formgedachtnislegierung Samarium Cobalt SmCo5 Magnetwerkstoff Nb3Sn Supraleiter Ni3Al in Nickelbasis Superlegierungen NiAl TiCr2 TaFeAl experimentelle Hochtemperaturwerkstoffe 1 Magnesiumsilicid Mg2Si Titanaluminide Ti3Al und TiAl experimentelle Hochtemperatur Leichtbauwerkstoffe Eisenaluminide FeAl und Fe3Al 2 FeCr s Phase bei hochlegierten Chrom und Chromnickelstahlen kann zu unerwunschter Versprodung fuhren und wird daher durch Auswahl der Legierungszusammensetzung vermieden 3 4 sogenannte MAX Schichten das heisst Materialien der Stochiometrie Mn 1AXn die sich aus einem Ubergangsmetall M einem Hauptgruppenelement engl A group meist III A oder IV A und einem Kohlenstoff oder Stickstoffteil X zusammensetzen wie TiSiC 5 Auch hoherlegierte Bronze und Messinglegierungen bestehen aus intermetallischen Phasen die allerdings hier bei verschiedenen Mischungsverhaltnissen in unterschiedlicher Auspragung entstehen konnen beispielsweise Cu3Sn und Cu3Sn5 Wird das passende Mischungsverhaltnis nicht exakt erreicht so bilden sich klassische Legierungen allerdings aus den verschiedenen intermetallischen Phasen die dem Mischungsverhaltnis am nachsten liegen Von besonderer Bedeutung ist die Bildung dieser intermetallischen Kupfer Zinn Phasen im Bereich der Elektronik bzw der elektrischen Kontakte da es durch deren Bildung zu Schicht Abplatzungen Lotproblemen oder erhohten Kontaktwiderstanden kommen kann 6 7 8 Verwendung BearbeitenIntermetallische Verbindungen besitzen in ihrer Verwendung als hochschmelzende hochfeste Legierungen Supraleiter Dauermagnetwerkstoffe metallische Glaser u a m grosse technische Bedeutung Ausserdem spielen sie bei der Ausscheidungshartung von Aluminium und Nickellegierungen sowie Maraging Stahlen eine entscheidende Rolle Siehe auch BearbeitenFernordnungLiteratur BearbeitenJ H Westbrook Robert L Fleischer Hrsg Intermetallic Compounds Principles and Applications 2 Volume Set Principles Practice v 1 amp 2 John Wiley amp Sons 1994 ISBN 0 471 93453 4 J H Westbrook Robert L Fleischer Hrsg Intermetallic Compounds Progress 3 John Wiley amp Sons Chichester 2002 ISBN 0 471 49315 5 Gerhard Sauthoff Intermetallics Wiley VCH 1995 ISBN 3 527 29320 5 Gerhard Sauthoff Intermetallics In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley Vch 2005 ISBN 3 527 31097 5 S 1 32 doi 10 1002 14356007 e14 e01 pub2 Gerhard Sauthoff Intermetallic Materials In Landolt Bornstein New Series Group VIII Advanced Materials and Technologies Subvolume VIII 2A Powder Metallurgy Data Part 2 Refractory Hard and Intermetallic Materials Springer Verlag 2002 ISBN 3 540 42961 1 S 14 1 14 45 doi 10 1007 10858641 17 Weblinks BearbeitenIntermetallics englische Fachzeitschrift Einzelnachweise Bearbeiten Gerhard Sauthoff Intermetallics characteristics problems and prospects In Esther Belin Ferre Hrsg Basics of Thermodynamics and Phase Transitions in Complex Intermetallics Book Series on Complex Metallic Alloys Volume 1 World Scientific 2008 ISBN 978 981 279 058 3 S 147 188 doi 10 1142 9789812790590 0007 M Palm F Stein M Rohwerder Intermetallic Phases amp Materials PDF In NEWSLETTER 2 2018 Max Planck Institutfur Eisenforschung GmbH 2018 S 3 4 abgerufen am 8 Dezember 2020 Michael Pohl Oliver Storz Sigma phase in duplex stainless steels In Zeitschrift fur Metallkunde Band 95 Nr 7 1 Juli 2004 S 631 638 doi 10 3139 146 017999 A F Padilha F C Pimenta W Reick A comparative study on the precipitation of the sigma phase in a superferritic and in a duplex stainless steel Untersuchung zum 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Steckverbinderanwendungen In WOMag Band 4 Nr 10 2015 ISSN 2195 5905 S 4 8 doi 10 7395 2015 Theobald01 wotech technical media de abgerufen am 12 November 2020 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Intermetallische Verbindung amp oldid 237366150