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Werkstoffkunde I (Subject) / 05 - Legierungen (Lesson)
- 05.01 - a) Was versteht man unter einem Mischkristall? b) Hat ein reines Metall oder ein Mischkristall auf Basis des Metalls höhere Festigkeitswerte? c) Warum? a) Ein Mischkristall enthält Fremdatome in fester Lösung in seiner Matrixgitterstruktur, entweder auf Gitterplätzen (Substitutionsmischkristall) oder in Gitterlücken (Einlagerungsmischkristall). b) Mischkristall hat höhere Festigkeitswerte. c) Mischkristallhärtung: Die Gleitebenen werden durch die Fremdatome verzerrt, also wellig. Dadurch ist ein höherer Kraftaufwand für die Versetzungsbewegung erforderlich.
- 05.02 - a) Was versteht man unter intermediären Verbindungen? b) Nennen Sie ein Beispiel. c) Vergleichen Sie qualitativ die mechanischen Eigenschaften von intermediären Verbindungen mit denen von reinen Metallen. a) Verbindungen zwischen Metallen und Metallen oder zwischen Metallen und Nichtmetallen mit einem Bindungscharakter zwischen metallischer Bindung und Ionen- bzw. kovalenter Bindung. Festes Mengenverhältnis A:B, oft komplexe Elementarzelle. b) Fe3C. c)Intermediäre Verbindungen sind meist fest, hart und spröde. Im Gegensatz zu reinen Metallen (weich, duktil) ist meist keine Möglichkeit für eine Versetzungsbewegung vorhanden.
- 05.03 - Abbildung 5.13 zeigt das Zustandsdiagramm für das System Kupfer-Nickel. a) Wie hoch ist die Liquidustemperatur und wie hoch die Solidustemperatur für eine CU-Ni-Legierung mit 40% Ni? b) Wie groß sind für diese Legierung die Mengenanteile der Phasen bei 1250°C? c) Welches Gefüge hat diese Legierung bei Raumtemperatur? a) Liquidustemperatur ca 1300°C, Solidustemperatur ca 1160°C b) Hebelgesetz: Mengenanteile Schmelze: Mischkristall ca 24:13, d.h. ca. 65% Schmelze, ca. 35% Mischkristalle c) einphasiges Gefüge, Mischkristalle mit 60% Cu und 40% Ni
- 05.04 - Das folgende Bild (Seite 181) zeigt das Zustandsdiagramm Aluminium-Silicium. a) Zu welchem Typ gehört das Zustandsdiagramm? b) Wie groß ist die maximale Löslichkeit von Al in Si und von Si in Al in festem Zustand? c) Bei welcher Temperatur liegt die maximale Löslichkeit im festen Zustand vor? Eine Schmelze aus 70kg Aluminium und 30kg Silicium soll langsam abgekühlt werden. d) Wie hoch ist die Liquidustemperatur, wie hoch die Solidustemperatur für die genannte Zusammensetzung? e) Was passiert beim Abkühlen dieser Schmelze, wenn Sie die Liquidustemperatur erreichen? f) Was passiert, wenn Sie die Solidustemperatur erreichen? g) Skizzieren/Besschreiben Sie das Gefüge dieser Legierung nach Abkühlung auf Raumtemperaturunter Gleichgewichtsbedingungen. a) Eutektisches System (mit Randlöslichkeit auf Al-Seite), fast vollständige Unlöslichkeit im festen Zustand. b) Al in Si unlöslich, maximal 1,65% Si in Al löslich c) 577°C d) Liquidustemperatur ca 860°C, Solidustemperatur 577°C e) es bilden sich die ersten Primär-Silicium-Kristalle f) Die Restschmelze erstarrt eutektisch zu einem Eutektikum aus Al-Mischkristallen und Silicium-Kristallen. g) ca 20% Primär-Silicium-Kristalle und 80% Eutektikum aus Aluminium und Silicium.
- 05.05 - Was versteht man unter Segregationen? Wie entstehen Segregationen? Segregationen sind Ausscheidungen, die sich aus einem Mischkristall bilden, wenn die Löslichkeitsgrenze unterschritten wird. Die Fremdatome können im Mischkristall dann nicht mehr in Lösung gehalten werden. Durch Diffusionsprozesse bildet sich aus dem Mischkristall eine weitere Phase (reine Komponente, Mischkristall oder intermediäre Verbindung) auf den Korngrenzen oder im Korninneren.
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