Universität Stuttgart
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Item Open Access Genetisch modifizierte Biotemplate zur Erzeugung von Zr-basierten Nanomaterialien(2019) Eisele, Rahel; Bill, Joachim (Prof. Dr.)In Biomineralisationsprozessen aus der belebten Natur scheiden sich anorganische Materialien auf organischen Templaten (Biomakromoleküle) ab. Funktionelle Gruppen der Makromoleküle steuern dabei die Abscheidung aus einer wässrigen Lösung sowie die Strukturierung des anorganischen Materials. Dabei sind spezifische Wechselwirkungen zwischen dem organischen Templat und dem anorganischen Material von Bedeutung. Die Materialbildung findet unter Umgebungsbedingungen in wässrigen Systemen statt. Für technisch interessante Materialien wie Zirkoniumdioxid (ZrO2) stellt die energieeffiziente Herstellung präziser Nanostrukturen eine technische Herausforderung dar. Daher wurden im Rahmen dieser Arbeit die Prinzipien der Biomineralisation auf die Herstellung von Zirkonium-basiertem Material (ZrbM) übertragen. Hierzu gehörte die Materialbildung durch Mineralisation aus einer ZrOCl2-Lösung sowie eine gezielte Mineralisation auf bioorganischen M13-Bakteriophagentemplaten. Um die „biologische Spezifität“ in Biomineralisationsprozessen auf die Bildung von ZrbM zu übertragen, wurden Peptide mittels Phagen-Display identifiziert, die spezifisch an ZrO2 binden. Mittels genetischer Modifikation wurden diese ZrO2 Bindepeptide auf der Phagenoberfläche präsentiert. Hierdurch wurde eine hohe Bindepeptiddichte und damit viele Interaktionspunkte zum anorganischen Material erzielt. Bevor der Einfluss dieser Bindepeptide auf die Mineralisation von ZrbM untersucht werden konnte, wurde zunächst der Partikelbildungs- und Partikelwachstumsprozess von ZrbM in einer ZrOCl2-Lösung und einem Ethanol-Wasser Lösungsmittelgemisch bei verschiedenen System- und Prozessparametern beschrieben. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde eine Mineralisationslösung etabliert mit der der Einfluss der Bindepeptide - präsentiert auf der Phagenoberfläche - auf die Mineralisation von ZrbM untersucht werden konnte. Die Bindepeptide zeigten einen deutlichen Einfluss auf die Mineralisation von ZrbM. Im Vergleich zu Bakteriophagen ohne Bindepeptid wurde mit den genetisch modifizierten Bakteriophagen eine deutlich höhere Abscheiderate erzielt. Dieser Einfluss der Bindepeptide wurde auf Hydroxygruppen in Serineinheiten zurückgeführt. Diese führen zum einen zu einer starken Anziehung von molekularen Zr-Spezies an das Biotemplat. Zum anderen induzieren die Hydroxygruppen die heterogene Keimbildung von ZrbM durch Kondensationsreaktionen zwischen dem Biotemplat und molekularen Zr-Spezies. Somit ist es nun möglich genetisch kontrolliert Zr-basierte Nanomaterialien zu mineralisieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es nicht nur einzelne Phagen zu mineralisieren, sondern auch dünne homogene Schichten aus ZrbM. Diese ZrbM-Schichten wurden im letzten Teil dieser Arbeit vergleichend zu Phagenschichten und SiO2-Schichten auf die Adhäsion von Staphylococcus aureus (S. aureus) getestet. S. aureus ist ein pathogenes Bakterium, welches zur Bildung von Biofilmen, zum Beispiel auf Implantaten, und dadurch zu einem Implantatverlust bis hin zu lebensbedrohlichen Komplikationen führen kann. Die Biofilmbildung kann effektiv unterbunden werden, indem die Bakterienadhäsion auf Oberflächen verhindert wird. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit untersucht, ob bestimmte chemische Oberflächen, das heißt bestimmte Materialien oder auch bestimmte funktionelle Gruppen, die Bakterienadhäsion unterdrücken können. Die Untersuchung der Bakterienadhäsion auf den verschiedenen Oberflächen ergab, dass auf der Phagenschicht im Vergleich zur SiO2-Schicht und einer Schicht aus ZrbM eine sehr geringe Bakterienadhäsion vorlag. Untersuchungen verschiedener Einflussfaktoren auf die Bakterienadhäsion zeigten, dass die Bakterienadhäsion an der SiO2-Schicht und der ZrbM-Schicht durch die Oberflächenrauigkeit, die Hydrophobizität und die Oberflächenladung beeinflusst werden kann. Bei der Phagenschicht korrelierten weder die Oberflächenladung, noch die Oberflächenrauigkeit und die Hydrophobizität im Vergleich zu den anorganischen Materialoberflächen mit der Bakterienadhäsion. Dies ließ darauf schließen, dass die geringe Bakterienadhäsion auf der Phagenschicht auf die biochemische Zusammensetzung der Hüllproteine, vor allem auf die Abwesenheit spezifischer Bindedomänen (Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen), zurückzuführen ist.Item Open Access Growth of oxide materials with Ruddlesden-Popper- and garnet-type structures via the optical float zone method: investigations of scintillation, optical, and magnetic properties, and post-growth modifications of single crystals via topochemical routes(2025) Yilmaz, Hasan; Clemens, Oliver (Prof. Dr.)With the continuous progress in materials science, the global market demand for high-performance functional materials, especially those with customized optical and magnetic properties, has increased significantly due to their critical role in next-generation technologies such as photonic devices, data storage systems, quantum computing, and biomedical applications. With this motivation, this dissertation is focused on the growth of high-quality oxide single crystals with Ruddlesden-Popper (RP) and garnet-type structures using the optical floating zone (OFZ) method and the detailed investigation of their scintillation, optical and magnetic properties. Furthermore, the use of chemical doping and post-growth topochemical modifications as strategies to modify material properties and stabilise metastable structures is also covered. With these approaches, we can classify this study into two parts: optical and magnetic properties. In the first part of this work, RP-type n = 1 LaSrGaO4 (LSGO) and Garnet-type Gd3In2Ga3O12 (GIGG) single crystals doped with different Rare Earths (RE) including Eu, Sm, Ho, Nd have been grown via OFZ method to investigate their luminescence, decay time kinetics and scintillation properties. To compare the scintillation behaviour, a well-known commercial scintillator, Gd2.98Ce0.02Al2Ga3O12 (0.02Ce:GAGG) single crystal, was synthesised and characterised using the same methods. This limits deviations in scintillation properties caused by different synthesis methods. Powder X-ray diffraction (XRD) and Single Crystal X-ray diffraction (SC-XRD) measurements together with Rietveld analysis confirmed phase purity and crystallinity, while Scanning Electron Microscopy (SEM-EDX) and backscatter electron imaging (BSE) confirmed the homogeneous distribution of the dopants. In addition to these analytical methods, Photoluminescence Spectroscopy (PL) and luminescence decay measurements have demonstrated that these RE-doped single crystals have strong emission, which is related to the low phonon energy of their host lattices. However, scintillation measurements under 137Cs gamma-ray point source excitation resulted in a limited gamma ray response. This response was significantly weaker than observed for the well-known commercial scintillator 0.02Ce:GAGG. Inefficient absorption of high-energy excitation or inadequate energy transfer to the activator ions in these materials are responsible for this relatively low scintillation performance. The second part of the thesis is focused on bilayer Ruddlesden-Popper nickelates. Single crystals of Sr3Ni2-xAlxO7-δ (SNAO) and its Y-substituted modification YᵧSr3-yNi2-xAlxO7-δ (YSNAO) have been grown by using strategically chemical substitutions and high oxygen pressure conditions to stabilize the RP phase. XRD and SC-XRD analysis confirmed the existence of the n = 2 RP-type structure by doping with Al, while thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) indicated successful oxygen incorporation and corresponding changes in the Ni oxidation state. Magnetic susceptibility measurements (SQUID magnetometry) have demonstrated the antiferromagnetic ordering transitions in these doped nickelate single crystals, and transport measurements have shown enhanced electrical conductivity compared to the undoped parent compound. In addition, a topochemical fluorination process has been investigated as a post-growth modification for n = 1 RP-type La2NiO4+δ single crystals. Fluorine has been introduced into the crystal lattice at moderate temperatures using polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and CuF2 as fluorination reagent. PTFE has been found to be the most effective fluorinating agent, resulting in partially fluorinated La2NiO4+δ with a diffusion-limited penetration pattern. EDX and EDX-mapping analyses have demonstrated an inhomogeneous F distribution, indicating that fluorine incorporation is limited by diffusion kinetics. This inhomogeneity should be carefully considered in future structural and functional analyses as it may affect the accurate characterisation of intrinsic properties in fluorinated crystals. In summary, the results of this thesis demonstrate the flexibility of the optical floating zone technique for the growth of high-quality functional oxides and show how structural stability, and functional properties can be modified using specific chemical doping approaches. To optimise scintillation performance in novel garnet-type hosts and to improve the magnetic and electronic behaviour of RP-type nickelates, the combined approach of crystal growth and post-growth modification could provide an additional parameter for material modification.Item Open Access Nitriding of iron-based alloys : residual stresses and internal strain fields(2007) Vives Díaz, Nicolás; Mittemeijer, Eric (Prof. Dr. Ir.)Different iron-chromium alloys (4, 8, 13 and 20 wt.% Cr) were nitrided in NH3/H2 gas mixtures at 580 ºC. The nitrided microstructure was investigated by X-ray diffraction, light microscopy, hardness measurements and scanning electron microscopy. Composition depth-profiles of the nitrided zone were determined by electron probe microanalysis. Various microstructures develop, depending on the nitriding conditions and the alloy composition (chromium content). The initial development of coherent, sub-microscopical CrN nitrides leads to a state of hydrostatic stress allowing the uptake of excess nitrogen dissolved in the ferrite matrix. It is shown that the outcome of the subsequent discontinuous coarsening process, which leads to a lamellar microstructure, has a close relation to the nitrogen supersaturation. As a result, the occurrence of a distinct gradient in hardness across the nitrided zone can be understood. Residual stress-depth profiles of the nitrided specimens were measured using the (X-ray) diffraction sin^2 (psi) method in combination with cumulative sublayer removals and correction for corresponding stress relaxations. Unusual, nonmonotonous changes of stress with depth could be related to the microstructure of the nitrided zone. A model description of the evolution of the residual stress as function of depth and nitriding time is given. Specimens of Fe-2.23 at.% V alloy were nitrided in a NH3/H2 gas mixture at 580 ºC. The nitrided microstructure was investigated by X-ray diffraction, and (conventional and high resolution) transmission electron microscopy. For specimens homogeneously nitrided during relatively short times no separate VN reflections developed but instead sidebands associated with ferrite reflections, most pronouncedly for the Fe-200 reflection, appeared. The diffractograms measured for the different specimens were interpreted as the result of coherent diffraction of the nitride platelets with the surrounding ferrite matrix, which is tetragonally distorted: the distorted ferrite matrix and the nitride platelets are represented by a single b.c.t. lattice, whereas the remaining part of the ferrite is described by a b.c.c. lattice. Analysis of the microstructure of the nitrided specimens using high resolution transmission electron microscopy investigations confirmed the existence of very tiny VN platelets, coherent with the surrounding matrix. Annealing at elevated temperatures (up to 750 ºC) after nitriding led to (moderate) coarsening of the nitride precipitates. The coarsening is associated with the occurrence of local disruptions/bending of lattice planes in the VN platelet. This effect causes that the VN platelets appear segmented in the diffraction contrast images. The specific changes in the X-ray diffractograms, as function of the stage of aging, could be consistently described as consequence of the transition from coherent to incoherent diffraction of the nitride platelets with reference to the surrounding ferrite matrix.Item Open Access The strength limits of ultra-thin copper films(2007) Wiederhirn, Guillaume; Arzt, Eduard (Prof. Dr.)Elucidating size effects in ultra-thin films is essential to ensure the performance and reliability of MEMS and electronic devices. In this dissertation, the influence of a capping layer on the mechanical behavior of copper (Cu) films was analyzed. Passivation is expected to shut down surface diffusion and thus to alter the contributions of dislocation- and diffusion-based plasticity in thin films. Experiments were carried out on 25 nm to 2 µm thick Cu films magnetron-sputtered onto amorphous-silicon nitride coated silicon (111) substrates. These films were capped with 10 nm of aluminum oxide or silicon nitride passivation without breaking vacuum either directly after Cu deposition or after a 500 °C anneal. The evolution of thermal stresses in these films was investigated mainly by the substrate curvature method betweeen -160 °C and 500 °C. Negligible differences were detected for the silicon nitride vs. the aluminum oxide passivated Cu films. The processing parameters associated with the passivation deposition also had no noticeable effect on the stress-temperature behavior of the Cu. However, the thermomechanical behavior of passivated Cu films strongly depended on the Cu film thickness. For films in the micrometer range, the influence of the passivation layer was not significant, which suggests that the Cu deformed mainly by dislocation plasticity. However, diffusional creep plays an increasing role with decreasing film thickness since it becomes increasingly difficult to nucleate dislocations in smaller grains. Size effects were investigated by plotting the stress at room temperature after thermal cycling as a function of the inverse film thickness. Between 2 µm and 200 nm, the room temperature stress was inversely proportional to the film thickness. The passivation exerted a strong effect on Cu films thinner than 100 nm by effectively shutting down surface diffusion mechanisms. Since dislocation processes were also shut off in these ultra-thin films, they exhibited purely elastic behavior in the measured temperature range. Their lack of plasticity was confirmed by in-situ TEM analysis, which revealed the presence of sessile parallel glide dislocations during thermal cycling. The stress plateau reported for films thinner than 100 nm was attributed to the fact that the thermal strain applied was insufficient to induce yielding. The highest stress value of 1.7 GPa measured at -150 °C is therefore a lower limit for the actual flow stress since even at this high stress the films remained elastic.Item Open Access Microstructural changes and intermetallic compound formation in metallic bilayers(Stuttgart : Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (ehemals Max-Planck-Institut für Metallforschung), 2016) Rossi, Paul J.; Mittemeijer, Eric Jan (Prof. Dr. Ir.)This thesis investigates interdiffusion and intermetallic compound (IMC) formation, as well as their effects on the microstructure, in metallic thin-film bilayers. The investigation focuses on bilayers based on the Ag-Sn and Ag-In binary systems, which are technologically important as basis for lead free solders. Due to the enhanced diffusional mechanisms in these systems, diffusion occurs readily even at room and low temperatures. The proceeding interdiffusion eventually leads to IMC formation in the bilayers, allowing for the investigation of the kinetics of IMC formation and the associated microstructural changes at room and low temperatures. The combination of the properties special to thin films with the diffusional mechanisms in the binary Ag-Sn and Ag-In systems leads to interesting effects, such as the dependence of IMC formation on the stacking sequence in the bilayers. The obtained experimental results for both systems could be explained using thermodynamic and kinetic models. Experimental characterization of the bilayers mainly relied on X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy. In order to investigate the effect of the deposition process on IMC formation and the microstructure of the bilayers, different physical vapor deposition (PVD) techniques, especially thermal evaporation and magnetron sputtering, were used for the preparation of the bilayers. During investigation of the Ag-Sn system it was found that ambiguity exists among the published crystal structures of the Ag3Sn IMC. Therefore, the crystal structure of Ag3Sn has been reinvestigated using high-resolution XRD in connection with Rietveld refinements.Item Open Access Nano-analysis of surface reaction kinetics of automotive exhaust gas catalyst(2025) Lee, Yoonhee; Schmitz, Guido (Prof. Dr. Dr. h.c.)This study aims to advance our comprehension of the reaction kinetics occurring in nano-sized noble metal catalysts. Advanced microscopy techniques were employed to investigate the precise details of oxidation and diffusion behavior at different temperatures. In particular, atom probe tomography (APT), a highly sophisticated characterization technique, was utilized to obtain accurate and detailed information regarding these processes. By employing this microscopy technique, a comprehensive analysis of the reaction kinetics of nano-sized noble metal catalysts could be achieved, contributing to the development of more efficient catalysts for automotive applications. Noble metal nanoparticles such as Pt, Pd, and PtPd exhibit distinct oxidation behaviors during NO conversion. Understanding the alterations in the catalyst surface is crucial, as it has a direct effect on the performance of the catalytic converter. For this study, wires were utilized made of pure Pt, pure Pd, and PtPd alloy to create sharp tip samples through electrochemical polishing or FIB annular milling. The hemispherical shape of the tip apex serves as a model for the nanosized catalyst surface. The tips were oxidized in the reaction chamber and investigated by APT. The effective oxide thicknesses were determined and compared to the NO conversion rates measured using a Flat Bed Reactor (FBR). Additionally, experimental results of studying the interdiffusion behavior of the Pt-Pd binary system at various temperatures are presented and discussed. To achieve this purpose, the samples were prepared and examined with two different methods, depending on the heating temperatures. For the temperature range between 673 and 973 K, the samples made of nano-sized multiple layers were investigated using APT. For the temperature range between 1073 and 1243 K micro-sized Pt/Pd diffusion couples were annealed and analyzed using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The interdiffusion coefficients for both methods were determined by representing them as Fourier series and the Boltzmann-Matano method, respectively. The latter study was conducted in collaboration with the department of Materials design. Consequently, the interdiffusion coefficients were compared with the results of density functional theory (DFT) simulations.Item Open Access Nitriding of iron-based binary and ternary alloys : microstructural development during nitride precipitation(2011) Meka, Sai Ramudu; Mittemeijer, E. J. (Prof. Dr. Ir.)In der vorliegenden Arbeit wurden die beim Gasnitrieren von ferritischen binären und ternären Eisenlegierungen entstehenden Nitride der jeweiligen Legierungselemente untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss von substitutionell gelöstem Al auf die Keimbildung und das Wachstum von Eisennitrid, γ′, näher betrachtet. Beim Nitrieren einer Fe-4.65at.%Al Legierung wurde erstmalig das interessante Phänomen des Entstehens und des Verschwindens einer hohen Zahl von Mikrorissen in der Nitrierzone, sowie die Bildung einer ausscheidungsfreien Zone entlang der Korngrenzen beobachtet. Aufgrund der Volumen-Fehlpassung zwischen der thermodynamisch stabilen, hexagonalen AlN-Modifikation und der ferritischen Matrix, ist deren Ausscheidung in rekristallisiertem Ferrit erschwert. Die Folge ist ein Wettbewerb zwischen der Bildung von gasförmigem Stickstoff an den Korngrenzen und der Ausscheidung von hexagonalem AlN. Dies führt zur Entstehung von Mikrorissen entlang der Korngrenzen und der Entstehung einer von AlN-Ausscheidungen freien Zone nahe der Korngrenzen. Während des fortschreitenden Nitrierens werden die ursprünglich nur teilweise nitrierten Körner vollständig nitriert und die Mikrorisse verschwinden. Dieses Phänomen kann in kalt gewalzten Proben nicht auftreten, da hier die Bildung von gasförmigem N2 durch die vergleichsweise leichte Ausscheidung der metastabilen, kubischen AlN-Modifikation an Versetzungen verhindert wird. Im Unterschied zu nitriertem Reineisen, wo sich eine γ′-Schicht an der Oberfläche ausbildet, entstehen beim Nitrieren einer ferritischen Fe-4.65at.%Al Legierung γ′-Platten mit einer ungewöhnlichen Morphologie an der Oberfläche, welche tief in das darunter liegende Material eindringen. In der Diffusionszone treten nanoskalige γ′- und metastabile, kubische AlN-Ausscheidungen auf, welche eine Nishiyama-Wassermann-, beziehungsweise eine Bain-Orientierungsbeziehung zur Ferritmatrix aufweisen. Die γ′-Platten haben eine hohe Stapelfehlerdichte und enthalten feine ε-Eisennitrid Ausscheidungen, obwohl die Bildung von ε-Eisennitrid unter den angewandten Nitrierbedingungen nicht erwartet wird. Mit geeigneten Nitrierexperimenten konnte gezeigt werden, dass die ungewöhnliche Mikrostruktur eine Folge der vernachlässigbaren Al-Löslichkeit in γ′ und der gehemmten Ausscheidung der thermodynamisch stabilen AlN-Modifikation in Ferrit ist. Beim Nitrieren von dicken (1 mm) rekristallisierten Fe-2at.%Si Proben wurde unerwartet ein ideal schwaches Nitrierverhalten beobachtet. Dies kann dem Umstand zugeschrieben werden, dass die Ausscheidung von Siliziumnitrid erst beginnt, nachdem ein gewisser Grad an Stickstoffübersättigung über die ganze Dicke der Probe erreicht wurde. Siliziumnitrid-Ausscheidungen bilden sich innerhalb der Ferritkörner und entlang der Korngrenzen. Sie sind amorph und haben eine stöchiometrische Zusammensetzung analog zu Si3N4. Die amorphe Natur der kleinen Ausscheidungen hat thermodynamische Gründe. Die Nitridbildung geschieht wegen der sehr großen Volumen-Fehlpassung zwischen Ausscheidung und Matrix sehr langsam. Es tritt ein ungewöhnlicher, nichtmonotoner Härteanstieg mit zunehmender Nitrierzeit auf, welcher der anfänglich völlig elastischen Akkommodation der Ausscheidung/Matrix-Fehlpassung zugeschrieben wird. Die Stickstoffaufnahmerate nimmt mit fortschreitendem Nitrieren als Folge einer „self-catalysis“ zu. Es wurde darauf hingewiesen, dass die Ausscheidung von amorphem Siliziumnitrid entlang der Korngrenzen in der Praxis angewandt werden kann, um Kornwachstum bei der Produktion von kornorientiertem Elektrostahl zu verhindern. Für Fe-Ti-Cr Legierungen wurde der Einfluss eines konstanten Legierungselementgehalt (Ti+Cr) von 0.3 at.%, jedoch mit variierendem Ti/Cr Verhältnis, untersucht. Die Bildung der thermodynamisch stabilen TiN- und CrN-Nitride wurden beim Nitrieren nicht beobachtet. Stattdessen entwickelten sich in der Nitrierzone extrem feine, metastabile Ti1-xCrxN Mischnitride mit plättchenförmiger Morphologie (Länge ≤ 30 nm, Dicke ≤ 3 nm) und kubischer (NaCl-Typ) Kristallstruktur. Die durch die Fehlpassung der Nitridplättchen hervorgerufenen Spannungen in der ferritischen Matrix nehmen mit zunehmendem Ti/Cr Verhältnis zu. Als Konsequenz entsteht, insbesondere für das größte Ti/Cr-Verhältnis, eine tetragonal verzerrte Ferritmatrix um die Ausscheidungen. Die Stickstoffaufnahme wurde quantitativ bestimmt indem Stickstoff-Absorptions-Isothermen aufgenommen wurden. Es zeigte sich, dass die Menge des so genannten Exzess-Stickstoffs, welcher in der Matrix gelöst und an der Grenzfläche zwischen Matrix und Nitrid-Aussscheidung adsorbiert ist, mit größer werdendem Ti/Cr Verhältnis deutlich zunimmt. Die Ergebnisse wurden bezüglich der Abhängigkeit der Fehlpassung vom Ti/Cr Verhältnis und der größeren chemischen Affinität von Ti zu N gegenüber Cr zu N diskutiert.Item Open Access Phase transformations of the NbCr2 and HfCr2 Laves phases(2010) Aufrecht, Jochen Marc; Mittemeijer, Eric Jan (Prof. Dr. Ir.)The polytypic transformations of the Laves phases in the Nb-Cr and the Hf-Cr system have been investigated by means of Differential thermal analysis (DTA), X-ray powder diffraction (XRPD), neutron diffraction (ND) and high-resolution electron microscopy (HRTEM). The interrelation between specific layer-stacking irregularities occuring in these phases and the polytypic phase transformations have been established. For Hf-Cr, a kinetical analysis based on XRPD data has been performed and the effective activation energy of the C14-to-C15 transformation has been obtained. For both systems, the constitution has been reinvestigated and in case of Nb-Cr, the absence of a stable hexagonal Laves-phase modification has been found.Item Open Access Design of nanostructured vanadium pentoxide scaffolds inspired by natural cuttlebone(2018) Knöller, Andrea; Bill, Joachim (Prof. Dr.)Item Metadata only Internal precipitation of nitrides in iron-based alloys(Stuttgart : Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (ehemals Max-Planck-Institut für Metallforschung), 2016) Steiner, Tobias; Mittemeijer, Eric J. (Prof. Dr. Ir.)X‐ray diffraction has become a standard method of microstructural analysis. However, in systems with a complex microstructure, the interpretation of the measured diffractograms may not be very straightforward. The influence of the precipitation of fine alloying element nitrides and the changes in precipitation morphology that occur upon continued nitriding on the shape and position of XRD peaks have been identified. The thus obtained quantitative model has been applied to a variety of precipitation systems and in general good agreement of predicted values and experimental results is found. The precipitation of finely distributed alloying element nitrides is the main strengthening mechanism in the diffusion zone of nitrided parts. Various alloying elements having an affinity for N show considerably different nitriding behavior. Cr shows a strong N‐affinity and therefore readily precipitates in the presence of N. However, Mo has a weak strength of interaction with N and reacts only slowly. In order to better understand the nitriding behavior of nitrided steels containing both Cr and Mo, the nitriding behavior of ternary Fe‐Cr‐Mo model alloys is investigated. The complex precipitation sequence of ternary mixed Cr-Mo-nitrides has been identified and the role of the Cr/Mo-ratio of the alloy is exposed. X‐ray diffraction has become a standard method of microstructural analysis. However, in systems with a complex microstructure, the interpretation of the measured diffractograms may not be very straightforward. The influence of the precipitation of fine alloying element nitrides and the changes in precipitation morphology that occur upon continued nitriding on the shape and position of XRD peaks have been identified. The thus obtained quantitative model has been applied to a variety of precipitation systems and in general good agreement of predicted values and experimental results is found.