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Werkstoffkunde 1 (Fach) / Rekristallisation, Erholung, Ausscheidung (Lektion)

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• Erholung Abbau von Versetzungen mit entgegengesetztem Burgersvektor sowie günstigere Anordnung von Versetzungen zu Zellwänden oder Kleinwinkelkorngrenzen
• Rekristallisation Komplette Kornneubildung durch Großwinkelkorngrenzen, die sich durch den Werkstoff bewegen und dabei die eingebrachten Versetzungen "verzehren"
• Rekristallisation - Schritte a) Keimbildung b) Wachstum
• Einfluss des Verformungsgrades auf die Rekristallisation Zur Rekristallisation ist ein kritischer Verformungsgrad εkrit notwendig Mit dem Verformungsgrad wächst die Zahl potentieller Rekristallisationskeime und die Korngröße des neugebildeten Gefüges nimmt ab -> ist der krit. Verformungsgrad gerade, an einer Stelle im Werkstoff erreicht, so gibt es nur einen Rekristallisationskeim -> Einkristall -> bei hohen Verformungsgraden existieren viele Rekristallisationskeime -> feineres Gefüge
• Wettbewerb Erholung <-> Rekristallisation welcher der beiden Mechanismen gewinnt hängt vom Verformungsgrad ε und andererseits von der Beweglichkeit der Versetzungen ab Wie gut Versetzungen "klettern" und damit potentiell annihilieren können, hängt von der Stapelfehlerenergie SFE des Werkstoffs ab: SFE klein: Versetzungen sind an eine Ebene gebunden und können nicht klettern -> großer Abstand zwischen Partialversetzungen SFE groß: Klettern ist leichter -> geringer Abstand zwischen Partialversetzungen
• Ausscheidung tritt nur in Legierungen auf, die: 1) eine nennenswerte Löslichkeit einer der Komponenten in der anderen aufweisen 2) eine stark temperaturabhängige Löslichkeit besitzen Durch Ausscheidungen kann die Härte/Festigkeit einer Legierung erhöht werden
• Wärmebehandlung zur Einstellung der Ausscheidungshärtung 1) Lösungsglühem: zur Herstellung eines homogenen, einphasigen Mischkristalls 2) Abschrecken: Bildung eines übersättigten Mischkristalls bei Raumtemperatur 3) Auslagern: Herstellen einer feinen Verteilung der Ausscheidungsteilchen
• Aluminium geringe Dichte hohe Duktilität große Reserven leicht zu recyceln großer Korrosionswiderstand hohe Leitfähigkeit aber: nur geringe Festifkeit -> Festigkeitssteigerung durch Ausscheidungshärtung
• Wärmebehandlung von Al-Cu-Legierungen 1) Cu ist gelöst - Mischkristallhärtung 2) Cu bildet Cluster - jede Zone ist umgeben von starken Dehnungs- und Spannungsfeldern - Kohärenzspannung 3) Bildung feinverteilter Ausscheidungen - Ausscheidungshärtung, Ausscheidungen werden von Versetzungen "geschnitten" 4) Weitere Bildung von Ausscheidungen - Ausscheidungshärtung, Ausscheidungen werden von Versetzungen "umgangen"
• Ausscheidungskinetik Keimbildungsrate: I = I0 * exp (- (W+Q)/(R*T)) Die Ausscheidungen haben eine andere Zusammensetzung als die Matrix Diffusion der gelösten Atome bestimmt die Wachstumskinetik  X(t) ∼ r3 --> X/t) ∼ t3/2 Verlangsamung bei Überlappung der Diffusionshöfe

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