Beitrag zur Kenntnis der Systeme Titan—Chrom—Stickstoff, Zirkonium—Chrom—Stickstoff und Hafnium—Chrom—Stickstoff

Abstract

The ternary system Ti−Cr−N has been investigated by X-ray powder technique and by metallographic methods in two isothermic sections at 1000° C and 1200° C. The isotypic mononitrides TiN and CrN form a complete series of solid solutions, theVegard's curve shows a slight negative deviation from linearity. No ternary compound could be observed. A tentative phase diagram for an isothermic section at 1000° C is given.

Investigation of the systems Zr−Cr−N and Hf−Cr−N was restricted to the pseudobinary sections ZrN−CrN and HfN−CrN. To ensure the stability of the less stable component (CrN) the following pressure conditions were chosen: 1 atm N₂ at 1000° C, 30 atm N₂ at 1200° C, 250 atm N₂ at 1400° C. The isotypic compounds ZrN and CrN exhibit a miscibility gap, which diminishes with increasing temperature. The cirtical point can be estimated to be at 1440° C and 50 mol% ZrN. In the pseudobinary system HfN−CrN a complete series of solid solutions could be observed. A miscibility gap should occur, if ever, at temperatures below 1000° C.Vegard's curve for the lattice parameters of the solid solutions (Hf, Cr)N shows a slight positive deviation from linearity.

Zusammenfassung

Das ternäre System Ti−Cr−N wurde bei 1000° C und 1200° C mit Hilfe von metallographischen und röntgenographischen Methoden untersucht. Die Mononitride TiN und CrN bilden eine lückenlose Reihe von Mischkristallen; dieVegardsche Kurve weicht schwach negativ von der Geraden ab. Es konnte keine ternäre Verbindung gefunden werden. Für 1000° C wird ein Vorschlag für einen isothermen Schnitt durch das System Ti−Cr−N entworfen.

Die Untersuchungen in den Systemen Zr−Cr−N und Hf−Cr−N beschränkten sich auf den Bereich der pseudobinären Schnitte ZrN/CrN und HfN/CrN. Um die Stabilität des weniger stabilen CrN sicherzustellen, wurden bei den Versuchstemperaturen folgende Stickstoffdruck-Bedingungen gewählt: 1 at N₂ bei 1000° C, 30 at N₂ bei 1200° C und 250 at N₂ bei 1400° C.

Die isotypen Phasen ZrN und CrN zeigen eine Mischungslücke; aus dem Temperaturverlauf der Mischungslücke kann angenommen werden, daß sie sich bei 1440° C und 50 Mol% ZrN schließt.

Im pseudobinären System HfN−CrN konnte im untersuchten Temperaturbereich lückenlose Mischbarkeit zwischen den Komponenten festgestellt werden. Eine Entmischung tritt, wenn überhaupt, nur bei Temperaturen unterhalb 1000° C auf. DieVegardkurve der Gitterparameter der Mischkristalle zeigt eine schwach positive Abweichung von der Geraden.