Experimentelle Untersuchungen zu Mechanismen von druck- und temperaturinduzierten Phasenübergängen
Final Report Abstract
Phasenübergänge, die mit einem Wechsel der Koordinationszahl und einer deutlichen Volumenänderung einhergehen, werden normalerweise als rekonstruktiv beschrieben, und zwischen den beteiligten Phasen wurden keine Orientierungsbeziehungen erwartet. Seit ca. 15 Jahren ist jedoch eine sehr große Zahl von theoretischen Untersuchungen zu Transformationsmechanismen in Verbindungen der Zusammensetzung AB publiziert worden, die mit kooperativen Bewegungen der Atome bei gleichzeitig auftretenden metrischen Deformationen der Elementarzellen einhergehen. Erste experimentelle Untersuchungen an verschiedenen Verbindungen zeigten eindeutig, dass es Orientierungsbeziehungen zwischen den Phasen vor und nach einem Phasenübergang gibt. Alle diese Ergebnisse deuten auf eine martensitische Natur solcher Phasenumwandlungen hin. Bei der Phasenumwandlung wird aus einem Einkristall ein Polykristall, der eine ausgeprägte Textur aufweist. Deshalb sollten im Rahmen dieses Vorhabens Messmethoden zur Anwendung kommen, die für werkstoffkundliche Untersuchungen entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurden: Es sollten quantitative Texturuntersuchungen mit Hilfe von Hochenergiesynchrotronexperimenten durchgeführt werden. Mit diesen Untersuchungen wollten wir neue Erkenntnisse über den atomaren Ablauf solcher Phasenübergänge erhalten. Dies waren die ersten Experimente dieser Art. Leider stellte sich heraus, dass die üblicherweise für die Auswertung solcher Messungen verwendeten Programme nicht für unsere Zwecke geeignet waren, da deren Auflösung viel zu gering ist und sowohl sehr scharfe als auch sehr schwache Intensitäten nicht analysiert werden konnten. Erst die Entwicklung eigener Programme ermöglichte die Auswertung der Daten. Trotz der anfänglichen Fehlschläge sind wir jetzt in der Lage, nicht nur Polfiguren sondern auch Orientierungsdichteverteilungen zu bestimmen. Für eine Substanz, die unter hohem Druck eine Phasenumwandlung zeigt, und bisher noch nicht untersucht wurde, konnte die Umwandlungstextur ermittelt werden und ein mögliches Transformationsmodell vorgeschlagen werden. Die Daten weiterer Verbindungen werden zurzeit ausgewertet. Es gibt eine sehr große Zahl an theoretischen Untersuchungen zu Phasenumwandlungen, deren Ergebnisse nicht experimentell überprüft worden sind. Unsere Methode ermöglicht es, die aufgrund theoretischer Berechnungen vorgeschlagenen Transformationsmechanismen überhaupt erst zu überprüfen. Nur anhand experimenteller Daten können Mechanismen bestätigt oder widerlegt werden.
