Substitutionsmischkristall

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Als Substitutionsmischkristall oder Austauschmischkristall wird ein Mischkristall bezeichnet, bei dem mindestens zwei Stoffe einen gemeinsamen Kristall bilden und die Atome der zweiten Komponente auf regulären Gitterplätzen der ersten Komponente sitzen.

Beispiele für Austauschmischkristalle

schwarz = Atome des Elementes 'A' rot = Atome des Elementes 'B'

Notwendige Voraussetzungen dafür sind:

1. annähernd gleich große Atome (Differenz max. 15 %)
2. gleiche Gitterkonfiguration (Die Kristallart A und B muss dieselbe sein)
3. chemische Affinität der Komponenten (die Metalle müssen im Periodensystem benachbart sein)

Überstrukturen sind ein Spezialfall der Substitionsmischkristalle, die bei bestimmten ganzzahligen Mischungsverhältnissen der Komponenten auftreten (Beispiel: CuAu, Cu₃Au). Ein Substitutionsmischkristall mit statistischer Anordnung stellt keine stöchiometrische Verbindung der einzelnen Komponenten dar.

Für die Gitterkonstante des Mischkristalls gilt näherungsweise die Vegardsche Regel, nach der sich diese aus dem arithmetischen Mittel der Gitterkonstanten der Komponenten ergibt.

Sonderfälle für Substitutionsmischkristall

• Nahanordnung: Keine völlig regellose Anordnung von B-Atomen im A-Gitter.
• Überstruktur: Regelmäßige Anordnung von B-Atomen im A-Gitter; stöchiometrisches A-B-Verhältnis.
• Einphasige Entmischung (Clusterbildung): Örtliche Anreicherung von B-Atomen im A-Gitter hat besondere Bedeutung bei ausscheidungsgehärteten Werkstoffen (z. B.: AlCuMg, AlMgSi)

Beispiele

• Legierungen:
  • Cu-Ni
  • Cu-Au
  • Ag-Au
  • Aluminium-Lithium-Legierungen

Literatur

• Charles Kittel: Einführung in die Festkörperphysik, Oldenbourg, 11. Auflage 1996, ISBN 3-486-23596-6

Siehe auch

• substitionelle Fehlstelle