Werkstofftechnik (Subject) / Diffusion (Lesson)

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• Was ist Diffusion? Wanderung von Atomen im Kristallgitter, im Regelfall unter Einfluss eines Konzentrationsgefälles. Dazu müssen Atome im Gitter löslich sein.
• Ursache von Diffusion Konzentrationsunterschiede im Kristallgitter Leerstellen ermöglichen Diffusion Erhöhte Temperaturen ermöglichen Diffusion
• Wodurch wird die Diffusionsgeschwindigkeit beeinflusst? Erhöhte Temperaturen beschleunigen Diffusion, hohe Versetzungsdichte/ kleine Korngröße von Fremdatomen behindern die Diffusion.
• Mechanismus der Diffusion im Festkörper Diffusion über Zwischengitterplätze Diffusion über Leerstellen => Oberflächen und Korngrenzen sind bevorzugte Diffusionsorte
• Welche Atome diffundieren wie? Diffusion über Zwischengitterplätze -> Atome, die kleiner sind als die des Wirtsgitters; kleine Fremdatome Diffusion über Leerstellen -> Atome, die gleichgroß oder größer sind als die des Wirtsgitters Eigendiffusion über Leerstellen (Cu in Ni)
• Korngrenzendiffusion Einduffusion von Chrom in Stahlwerkstoff Eindiffusion bevorzugt entlang der Korngrenzen ("ausgefranster" Rand)
• Energetik der Diffusion Teilchen, das zwischen Gleichgewichtslagen wechselt, muss Energiebarriere überwinden Eigendiffusion ab Temperaturen > 0,4 Tf
• Stofftransport entlang des Konzentrationsgradienten
• Aktivierungsenergie je höher der Schmelzpnkt (mp) desto höher ist die Aktivierungsenergie
• Sintern wann die Herstellung aus der Schmelze nicht möglich ist
• Klettern einer Versetzung durch Klettern können blockierte Versetzungen wieder modilisiert werden Atome diffundieren zur Versetzung hin Atome diffundieren von der Versetzung weg
• Kriechen im elastischen Bereich des Spannungs-Dehungs Diagramms
• Warmverformung = plastische Verformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur
• Wie kommt es zur Kaltverfestigung Träger plastischer Verformung sind wandernde Versetzungen (Bild) Versetzungen bleiben an Baufehlern hängen und generieren neue Versetzungen, diese verankerten Versetzungen können sich ausbauen ->Erhöhung der Versetzung ->Schwer Umzuformen (gegenseitige Behinderung)
• Erholung Grundlage: Mobilisierung von Versetzungen durch Klettern Versetzungen laufen zusammen und bilden Bereiche mit hoher Versetzungsdichte.Diese Bereiche mit besonders vielen Versetzungen bilden ein Netzwerk innerhalb des bestehenden Kristalls (Subkorngrenzen) Versetzungsdichte bleibt weitestgehend erhalten Verstzung bleibt annähernd erhalten Innere Spannungen werden abgebaut (Bei ca.33%)
• Rekristallation Findet bei hheren Temperaturen statt als bei Erholen Es entstehen neue Körner und somit neue (Großwinkel-) Korngrenzen; Gegensatz zum Erholen: => Gefüge entsteht völlig neu Kaltverfestigung geht verloren Entstehung feinkörniger Gefüge Versetzungsdichte fällt auf Wert für unverformtes Material bei ca. 40% 
• Kristallwachstum Bei weiterer Temperaturerhöhung wachsen größere Kristalle auf kosten kleinerer -Durch Temperatur und Zeit kann das Kristallwachstum gesteuert werden
• Anwendung der Diffusion beim Urformen-Sintern wird angewandt, wenn Herstllung aus Schmelze nicht möglich ist (Keramik, hochschmelzende Metalle) Da die Poren verschwinden nimmt das Volumen beim Sintern ab  Porosität kann über Temperatur und Zeit gesteuert werden
• Entspannen = Wärmebehandlung nach Kaltverformung
• Entspannen Erholen Rekristallation Kristallwachstum
• Steuerung der Rekristallation Rekristallationstemperatur fällt mit stiegendem Umforngrad Rekristallation wird durch feinkörniges Ausgangsgefüge erleichtert
• Warmverformung = plastische Verformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur bewirkt keine Verfestigung unbegrenzter Verformungszustand kein Entspannen notwendig Maßtoleranz schlechter als bei Kaltverformung

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