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High‐temperature ternary oxide phases in Ta/Nb‐Alumina composite materials

Eusterholz, Michael K. ORCID iD icon 1,2; Boll, Torben ORCID iD icon 1,2,3; Gebauer, Julian ORCID iD icon 4; Weidner, Anja; Kauffmann, Alexander 1; Franke, Peter 4; Seifert, Hans-Jürgen 4; Biermann, Horst; Aneziris, Christos; Heilmaier, Martin 1
1 Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Coarse-grained composites of refractory ceramics and refractory metals are a novel approach for materials at application temperatures up to 1500 °C. Al2O3 and the refractory metals Nb and Ta are suitable candidates for enhanced thermal shock capability, as they show similar thermal expansion. During fabrication, a key aspect to consider is the possible formation of additional phases upon interaction of the constituent phases as well as through reaction with the environment. X-Ray diffraction (XRD) and investigations of the microstructure with scanning electron microscopy methods unveil Al2O3–Nb composite to form NbO, whereas for Al2O3–Ta the ternary compound aluminum tantalate (AlTaO4) is found. Thermodynamic calculations show that the changing oxygen solubility in Nb accounts for the formation of NbO, and explain the absence of a corresponding niobate (AlNbO4) phase. AlTaO4 is identified as the disordered tetragonal high-temperature modification.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1438-1656, 1527-2648
KITopen-ID: 1000145867
HGF-Programm 43.35.03 (POF IV, LK 01) Structural and Functional Behavior of Solid State Systems
Weitere HGF-Programme 38.04.01 (POF IV, LK 01) Gas turbines
Erschienen in Advanced Engineering Materials
Verlag Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM)
Band 24
Heft 8
Seiten Art.-Nr.: 2200161
Vorab online veröffentlicht am 29.04.2022
Schlagwörter KNMFi 2020-025-029755 APT FIB
Nachgewiesen in Scopus
Dimensions
Web of Science

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000145867
Veröffentlicht am 30.05.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/adem.202200161
Scopus
Zitationen: 5
Web of Science
Zitationen: 6
Dimensions
Zitationen: 10
Seitenaufrufe: 146
seit 06.05.2022
Downloads: 90
seit 05.06.2022
Cover der Publikation
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