Abschätzung der Feldverdampfungsfeldstärken in TiAl+X

6.8.1.1 TiAl+Nb

Betrachtet man AtomVicinity-Dichteprole von TiAl+Nb für nichtgeordnete Rich-tungen, so erhält man in allen Fällen die Peakabfolge Ti-Al-Nb (Abb. 6.25). Die Feldverdampfungsfeldstärke von Nb ist somit am höchsten, die von Ti am gerings-ten. Da Al in den Messungen praktisch ausschlieÿlich 2-fach ionisiert auftaucht, ist dies durchaus plausibel. Für einfach ionisiertes Al wäre (nach [Mill1996]) mit EEvap,Al=19 V/nm ein geringerer Wert als für Ti (das zweifach geladen auftritt) mit 26 V/nm zu erwarten. Da es zweifach geladen auftritt, sind 35 V/nm für Al plausibel und erklären die höhere Feldverdampfungsfeldstärke. Für Nb wird mit 37 V/nm in der Tat die höchste Feldverdampfungsfeldstärke erwartet.

6.8. TAP: FELDVERDAMPFUNGSFELDSTÄRKEN 71

Abbildung 6.24: AtomVicinity-Dichteprole von Ni8at.%Al. Man sieht, dass sich, un-abhängig davon, welches Element als Referenzatom deniert wird, eine Peakreihenfolge erkennbar ist. Die an den Peaks notierten Werte sind die z-Positionen aus dem Gausst.

Sowohl in (a) als auch in (b) ist die Reihenfolge Ni-Al.

6.8.1.2 Ti46Al52Ag2

Für Ti46Al52Ag2 ist eine Bestimmung der Verhältnisse vonE_Evapanhand der Atom-Vicinity-Dichteprole in [100]-Richtung nicht direkt möglich. Ein entsprechendes Dichteprol für die [100]-Richtung wurde bereits in Kap. 4.3 in Abb. 4.5 gezeigt.

Durch die Kreuzkorrelation lässt sich eine Peak-Reihenfolge Ti-Ag-Al ausmachen.

Dies bedeutet, dassE_Evap,Ag zwischenE_{Evap,T i} und E_Evap,Al liegt. Anhand der Lite-raturdaten [Mill1996] wäre für Ag⁺ mitE_Evap=24 V/nm ein, im Vergleich zu Ti mit 26 V/nm, niedrigerer Wert zu erwarten gewesen. Da Ag jedoch bei unseren Messun-gen teilweise auch zweifach geladen detektiert wurde, könnte man auch 45 V/nm vermuten.

Aus der vorliegenden L10-Phase wandert Ag, wie die sich in TEM-Analysen in Kap.

6.1.2 zeigende Entmischung andeutet, herauswandert, sollte die Feldverdampfungs-feldstärke eher niedriger sein als in reinem Ag.

6.8.1.3 Ti52Al45Cr3

Auch für Ti52Al45Cr3 zeigen Messungen in [100]-Richtung in AtomVicinity-Dichte-prolen von Messungen mit ähnlich groÿen Anteilen von Cr und Ti ein starkes Rauschen, weshalb hier ebenfalls eine Kreuzkorrelation notwendig ist. Hier ist ein statistisch gerade noch signikanter Positionsunterschied feststellbar (Abb. 6.26).

72 KAPITEL 6. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE

Abbildung 6.25: AtomVicinity-Dichteprole in die nichtgeordnete [100]-Richtung (Refe-renzatom: Al) vonγ-TiAl für verschiedenen Nb-Konzentrationen. Al ist das Referenzatom.

Die Peakreihenfolge ist immer Ti-Al-Nb [Boll2005].

6.8. TAP: FELDVERDAMPFUNGSFELDSTÄRKEN 73

Abbildung 6.26: AtomVicinity-Ergebnisse für Ti48.5at.%Al1.6at.%Cr mit Al als Refe-renzatom. Die Kreuzkorrelationen mit Al (links) zeigen, dass Al das höchsteEEvap besitzt.

Die Unterscheidung von Cr und Ti hingegen ist schwierig. Die Kreuzkorrelation von Ti mit Cr (rechts) erlaubt eine Aussage über die Reihenfolge. Die Verschiebung beträgt -0.009(1) nm. Gut lässt sich dies erkennen, wenn man sich veranschaulicht, dass die Cr-Peaks um den mittleren Peak gespiegelt sind. Nun kann man die Überlappung der Ti- mit den Cr-Peaks betrachten. Die Ti-Cr-Peaks sind oenbar, wie man etwa beim Vergleich der markierten Rechtecke erkennt, leicht nach links verschoben. Die Verschiebung lieÿ sich mit Gaussts bestimmen.

Der Trend geht zu einer Position links von Ti, was ein geringeres E_Evap bedeuten würde. Mit 27 V/nm für Cr⁺ und 29 V/nm für Cr²⁺ [Mill1996] liegen die erwarteten Feldverdampfungsfeldstärken im Bereich von Ti. Da sich Cr gut in der betrachteten Phase lösen lässt, ist es sinnvoll, dass auch hier die Feldverdampfungsfeldstärke vergleichbar mit Titan ist.

Die Reihenfolge lässt sich am besten bestimmen, wenn man die Kreuzkorrelation von Cr mit Ti betrachtet. Damit ergibt sich für die Feldverdampfungsfeldstärken EEvap,Cr < EEvap,T i < EEvap,Al. Die äuÿerst geringe Verschiebung der Cr- zu den Ti-Peaks, die sich in fast allen Messungen statistisch nicht signikant war, lässt allerdings die Annahme, dass sich das E_Evap,Cr der geordneten Richtungen genau-so verhält, riskanter erscheinen als für Ag oder Nb. Deswegen genau-sollte die Aussage vorsichtshalber aufE_Evap,Cr ≤E_{Evap,T i}< E_Evap,Al beschränkt werden.

In einer Messung, in der der Ti-Anteil gegenüber dem Al-Anteil stark überwiegt (Ti43.8at.%Al2.8at.%Cr), beobachtet man, wie bei den Nb-haltigen Proben, ein ein-deutiges Verhalten. Die Peakreihenfolge ist Ti-Cr-Al. Erklären lässt sich dies durch zwei unterschiedliche Cr-Bindungen auf Ti oder auf Al-Plätzen, wie später durch Simulationen in Kap.7.6.5 gezeigt wird.

74 KAPITEL 6. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

#Atome/Intervall

z [nm]

Cu Au

Abbildung 6.27: AtomVicinity-Dichteprol von 75.0at.%Cu25.0at.%Au am (111)-Pol mit Au als Referenzatom. Es werden gemischt besetzte Ebenen erwartet und beobachtet. Die Au-Peaks sind um 0.026(2) nm nach rechts verschoben.

6.8.2 Cu

Au

Die niedrigst indizierte nichtgeordnete Richtung in Cu3Au ist die <111>-Richtung.

Man erhält in Abb.6.27ein klare Ebenenreihenfolge von Cu-Au, so dassE_Evap,Cu>

E_Evap,Au gilt. Vergleicht man dies mit den Literaturwerten für die Feldverdamp-fungsfeldstärken, so ist dies ein unerwartetes Ergebnis. Nach [Mill1996] würde man rechnerisch und nach experimentellen Ergebnissen E_Evap,Cu⁺=30 V/nm erwarten.

Selbst die Feldverdampfungsfeldstärke E_Evap,Cu²⁺=43 V/nm von zweifach gelade-nem Cu wäre somit immer noch im Bereich der experimentell ermittelten Feld-verdampfungsfeldstärke von Au mitEEvap,Au,gemessen=35 V/nm und weit unter der berechneten mit E_Evap,Au²⁺=54 V/nm (E_Evap,Au⁺=53 V/nm). Zudem ist aus den Massenspektren (Kap. 6.4.3) bekannt, dass Cu zum groÿen Teil einfach ionisiert auftritt. In Kap.7.5.2wird sich dieses ungewöhnliche Ergebnis allerdings durch eine Simulation reproduzieren lassen. Da in anderen Richtungen die Feldverdampfung mit einem gröÿeren Anteil zweifach geladener Cu-Ionen stattnden kann, muss dort auch die Feldverdampfungsfeldstärke von Cu abweichen.

Allerdings erwartet man rechnerisch für zweifache Cu-Ionen eine noch höhere Feld-verdampfungsfeldstärke als für einfach geladene, so dass man davon ausgehen kann, dass die hier ermittelte Beziehung auch dort gültig ist.