Strukturelle Charakterisierung von Mullittyp-Verbindungen

Forschungsprojekt P 14578 Strukturelle Charakterisierung von Mullittyp-VerbindungenAnton BERAN27.11.2000 Das Aluminiumsilikat Mullit (3Al 2 O3 -2SiO2 ) ist eine der wichtigsten keramischen Phasen und aufgrund der hervorragenden thermomechanischen Eigenschaften von großer Bedeutung auf dem Gebiet der Hochleistungswerkstoffe. Verbindungen mit Mullitstruktur existieren auch in Germanat-Systemen (Al 2 O3 -GeO 2 und Ge2 O3 -GeO 2 ), in Systemen der Alkali-Aluminate (Al 2 O3 - Me 2 O, Me = Na, K) und Systemen der Aluminiumborate (Al 2 O3 - B2 O3 ). Strukturelle Untersuchungen an diesen Mullit-isotypen Verbindungen sind in kristallchemischer und spektroskopischer Hinsicht sehr interessant. Zum einen können die Bildungsprinzipien von Silicium freien Mullitstrukturen, abhängig von der chemischen Zusammensetzung der Phasen, aufgeklärt werden, zum anderen versprechen IR- und Raman-spektroskopische Untersuchungen an den substituierten Mulliten und Precursoren dieser Mullite eine stark verbesserte Bandenzuordnung in Spektren des ,,normalen" Mullits und der für die Herstellung von Hochleistungskeramiken sehr wichtigen nichtkristallinen Mullit-Precursorphasen. Im Rahmen des Projekts werden Mullit-isotype Verbindungen in den Systemen der Aluminiumgermanate, Galliumgermanate, Aluminiumborate und Alkalialuminate synthetisiert und strukturell charakterisiert. Als wichtigste Untersuchungsmethoden dienen Röntgenbeugung (XRD), FTIR- und Raman-Spektroskopie. Weitere strukturelle Informationen können durch UV-VIS-Spektroskopie an dotierten Mulliten erhalten werden. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln durchgeführt. Durch den Kooperationspartner sind weitere Methoden für die Charakterisierung der SiO2 -freien Mullite zugänglich: Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR), Analytische Transmissionselektronenmikroskopie (ATEM) und Neutronenbeugung. Strukturelle Details wie Ordnung/Unordnung von Kationen auf Tetraederplätzen, Verteilung von Sauerstoff-Leerstellen und Verzerrungen der Koordinationspolyeder sollen untersucht werden. Die Mullite in den Systemen Al2 O3 - Na2 O und Al2 O3 - B2 O3 sind ausserdem metastabile Zwischenphasen in der Bildung der technisch wichtigen Verbindungen b -Al2 O3 und 9Al2 O3 - 2B2 O3 .