Das System Molybdän-Stickstoff

Zusammenfassung

Das System Mo−N wurde mit röntgenographischen, Hochtemperatur-röntgenographischen und metallographischen Methoden untersucht.

Die Proben wurden durch Nitridieren von Molybdänpulver und-blech mit N₂ (300 at) bei Temp. bis zu 1400°C hergestellt.

Die Verbindung Mo₂N existiert in einer tetragonal kristallisierenden Tieftemperatur- (β-Mo₂N) und einer kubischen Hochtemperaturmodifikation (γ-Mo₂N). Beide Phasen weisen einen Homogenitätsbereich auf, der sich für γ-Mo₂N bei 1100°C von 28,7 bis 34,5 At% N erstreckt. Die Phasenbereiche von β- und γ-Mo₂N sind durch ein Zweiphasenfeld getrennt, die Umwandlungstemp. sinkt mit steigendem N-Gehalt und die Umwandlungsgeschwindigkeit nimmt ab.

Der Verlauf des Achsenverhältnissesa/c der tetragonalen Phase (β-Mo₂N) mit der Zusammensetzung zeigt bei der stöchiometrischen Zusammensetzung von 33,3 At% N einen scharfen Knick. Diese Erscheinung wird erklärt durch eine allmähliche Abnahme der Ordnung der N-Atome im Stickstoff-Teilgitter mit zunehmendem N-Gehalt bei überstöchiometrischen Zusammensetzungen. Bei 34,5 At% N erreicht das Molybdän-Wirtsgitter kubische Symmetrie, das Röntgenbeugungsdiagramm von β-Mo₂N_1+x läßt sich bei dieser Zusammensetzung von dem des γ-Mo₂N_1+x nicht mehr unterscheiden.

Abstract

The system Mo−N has been investigated by means of X-ray, high temperature X-ray and metallographic techniques. The samples have been prepared by nitriding molybdenum powder and sheet with nitrogen of high pressure (300 at) at temperatures up to 1400°C.

The compound Mo₂N has two modifications, the tetragonal β-Mo₂N being the low temperature-, the cubic γ-Mo₂N being the high temperature modification. Both phases have a range of homogeneity, that of γ-Mo₂N extends from 28,7 to 34,5 at% N at 1100°C. β-Mo₂N and γ-Mo₂N are separated by a two-phase region. The temperature of transformation drops with increasing nitrogen content and transformation kinetics are becoming increasingly sluggish.

The plot of the axial ratioa/c of tetragonal β-Mo₂N versus composition shows a distinct break at the stoichiometric composition of 33,3 at% N. This behavior is explained by a gradual decrease of order in the nitrogen sublattice at hyperstoichiometric compositions. Disorder is growing with increasing nitrogen content, until, at 34,5 at % N, the molybdenum parent lattice attains cubic symmetry. The powder pattern of β-Mo₂N_1+x of this composition is no longer discernible from that of γ-Mo₂N_1+x of the same composition.