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4 KAPITEL 1. EINLEITUNG
Gitterparameter/ pm a = 524 , b = 526 , c =
m- ZrO2 t- ZrO2 k- ZrO2
537
a = 364, c = 527 a = 516
Winkel / ° β = 80.5 α = β = γ= 90 α = β= γ = 90
Raumgruppe P 21/c P42/nmc Fm3 m
Tabelle 1.1. Kristallographische Daten des ZrO2.
Die Phasenstabilität und ihre Abhängigkeit von der Partikelgröße wurde untersucht [3] und aus
den Ergebnissen geschlossen, dass die Koordinationszahl des Zirconiums erniedrigt wird, wenn
die Partikelgröße kleiner wird. Es wird ein sauerstoffdefizitäres Zirconiumdioxid gebildet, ZrO2-δ
(0 1).
Eine Untersuchung von Nanopartikeln des Zirconiumdioxids mit Synchrotronstrahlung enthüllt,
dass die tetragonale Phase t-ZrO2-δ ein Sauerstoffdefizit δ = 0.31(7) und monoklines m- ZrO2-δ
kein Sauerstoffdefizit besitzt. Der Phasenübergang monoklin/tetragonal, wie er in Nanokristalliten
beobachtet wird hat also ursächlich mit einem Sauerstoffdefizit zu tun. Ein ähnliches Verhalten
wird für den Übergang von der tetragonalen in die kubische stabilisierte Phase des ZrO2 berichtet
[3].
1.2. Kationische Stabilisierung mit Scandium.
1.2.1. Das System der Zirconium-Scandium-Oxide.
Durch Variation der Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten sind auch bei gleicher Sc2O3 –
Konzentration im ZrO2 unterschiedliche Phasen zugänglich [4]. Vorhersagen sind nur unter
Berücksichtigung von Zeit, Temperatur und Umwandlungspunkt möglich. Zusammengefasst ist
dies in Abb.1.5. und Abb.1.6.
Die monokline Phase (α1) [5] findet sich im Phasendiagramm bei niedrigem Sc-Gehalt. Ebenso
erkennt man in der Abbildung 1.5. eine Hochemperaturphase (α2), die von Teufer [6]
charakterisiert wurde. Die andere tetragonale Phase (α2’) besitzt eine verzerrte Fluorit-Struktur.
Bei hohen Temperaturen findet man die kubische Fluoritphase (α3), sowie die drei
rhomboedrischen Phasen (β) [8]. (γ) [8] und . (δ) [7].
Bei Raumtemperatur findet man die monokline Phase α1 im Bereich zwischen 0,75-1,50 mol
Prozent Sc2O3. Bei Raumtemperatur und ab 2,5-3,5 % Sc2O3 Gehalt lässt sich ein