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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 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)


Coarse-grained composites of refractory ceramics and refractory metals are a novel approach for materials at application temperatures up to 1500 °C. Al$_{2}$O$_{3}$ 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 Al$_{2}$O$_{3}$–Nb composite to form NbO, whereas for Al$_{2}$O$_{3}$–Ta the ternary compound aluminum tantalate (AlTaO$_{4}$) 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. AlTaO$_{4}$ is identified as the disordered tetragonal high-temperature modification.

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000145867
Veröffentlicht am 30.05.2022
DOI: 10.1002/adem.202200161
Zitationen: 3
Web of Science
Zitationen: 4
Zitationen: 5
Cover der Publikation
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 Dimensions
Web of Science
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