Mikrostrukturelle Entwicklung in perowskitischen Systemen unter besonderer Berücksichtigung defektchemischer Einflüsse

Die vorliegende Arbeit zeigt den Zusammenhang zwischen der Defektchemie der Perowskite und deren Verdichtungs- und Kornwachstumsverhalten am Beispiel des technisch relevanten, pseudoternären Systems $BaO-SrO-TiO_2$. Durch gezielte Variation von Zusammensetzung und Prozessparametern kann während der Synthese der Ausgangspulver, aber auch bei der Herstellung der gesinterten Mikrostrukturen die Auswirkung dieser Variation auf die Defektchemie der Probe und deren Zusammenhang mit dem Kornwachstum beobachtet werden.
Zunächst wird anhand mehrerer Charakterisierungsmethoden (u. ... mehra. röntgenographisch und durch Messung des elektrischen Hochtemperaturwiderstands) die hohe Qualität der Pulver gezeigt. Erst dadurch wird die Beobachtung der defektchemischen Einflüsse auf die Material- bzw.
Wachstumseigenschaften möglich. An verschiedenen Systemen ($SrTiO_3$, $SrTiO_3:Nb$, $BaTiO_3$, $BaTiO_3:La$, $Ba_xSr_{(1–x)}TiO_3$) werden die defektchemischen Parameter geändert und die aus Sinterabbruchexperimenten resultierende Mikrostrukturen und deren Wachstumsverhalten charakterisiert. Durch verschiedene statistische Methoden kann dabei Einfluss und Folge wie Stagnation oder abnormales Kornwachstum beschrieben
werden.
Durch Adaption des für Metalle hinlänglich bekannten, defektchemischen solute-drag Effekts und dessen Erweiterung auf intrinsische Defekte (v. a. Kationen-Leerstellen) wird ein mikroskopischer Mechanismus vorgeschlagen, der diese defektchemischen Einflüsse und deren Folgen für Material und Mikrostruktur verbindet. Dieser Mechanismus wird im Licht der vorhandenen Literatur, die dadurch erweitert interpretiert werden kann, sowie anhand der in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Ergebnisse abschließend diskutiert und zusammengefasst

In the present work a correlation between defect chemistry of perovskite materials and their densification along with grain growth behaviour is investigated and exemplified by the material system $BaO-SrO-TiO_2$ relevant on an industrial scale. By variation of stoichiometry and processing parameters during the synthesis of the starting material as well as during the fabrication of sintered microstructures an effect of said variation on the defect chemistry and moreover its influence on grain growth can be observed.
First the high quality of the starting powders is shown by means of e. ... mehrg. powder X-ray diffraction and high-temperature electrical resistance measurements. Only thus it is possible to observe the true defect chemical influence on the material’s properties and its grain growth characteristics. Using several different materials ($SrTiO_3$, $SrTiO_3:Nb$, $BaTiO_3$, $BaTiO_3:La$, $Ba_xSr_{(1–x)}TiO_3$) the defect-chemical parameters are varied and characterised by means microstructures and grain sizes from discontinuous sintering experiments. By application of different statistical methods the influence and consequences of size stagnation or abnormal grain growth can be described.
Adaptation of the defect chemical solute-drag effect adequately familiar for metallic materials and its extension to intrinsic defects (particular cation vacancies) leads to a microscopic effect that unifies defect chemistry and its macroscopic influence on material and microstructure. In
the light of this proposed effect the contemporary literature can be reinterpreted and the results of the present work can be conclusively discussed and summarised.