Calculation and measurement of the A1-V-N phase diagram

AG Elektronische Materialien, Technische Universität Clausthal, Robert-Koch-Straβ 42, D-38678 Clausthal-Zellerfeld, Germany.

Abstract

A thermodynamic evaluation of the V-N system is developed and combined with previous assessments of the Al-N and Al-V systems to describe the Al-V-N system. It is shown that the direct extrapolation from the binary edges can describe the experimental isothermal section at 1000°C from the literature. For the isothermal section 1300°C, however, the extrapolation does not reproduce the reported AlN+bcc+hcp phase equilibrium. In order to solve this discrepancy, thin film diffusion couples V/AlN were prepared by electron beam evaporation. The couples were annealed at 1000 and 1300°C for 144 and 69h. respectively, and then analyzed by X-ray diffraction (XRD). It is found that the phase assemblage data resulting from the fully reacted samples support the present calculation.

Résumé

Une évaluation complète du système binaire V-N a été effectuée et en la combinant avec les optimisations préalables des systèmes Al-N et Al-V. le système ternaire Al-V-N a été décrit. Il est démontré qu'une extrapolation directe à partir des systèmes binaires peut décrire la section isotherme expérimentale à 1000°C. Néamoins. en ce qui concerne la section isotherme à 1300°C. l’extrapolation ne reproduit pas l’equilibre tri-phasé A1N+Bcc+Hcp, publié dans la littérature. Pour résoudre cette incompatibilité, des couples de diffusion V/AlN ont été préparés par évaporisation à canon à electrons. Les couples ont été recuits à 1000°C et à 1300°C pendant 144h et 69h respectivement et ont été ensuite analysés par diffraction de rayons X. La constitution de phases dans ces échantillons après réaction complète soutient les calculs présentés ici.