Werkstoffwissenschaften (Fach) / HVAT Metalle (Lektion)

physikalische Grundlagen

Diese Lektion wurde von maranello erstellt.

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• Was ist der Mechanismus der Frank-Read-Quelle? Wir betrachten noch einmal ein Versetzungssegment (Bild rechts), d.h. eine Versetzung wird an zwei Hindernissen festgehalten (1). Greift eine äußere Spannung an, so beult sich die Versetzung zwischen denHaltepunkten kreisbogenförmig aus (2 bis 4). Der Widerstand, den die Versetzung der Spannung entgegensetzt, steigt zunächst stetig an, da die Krümmung des Bogens zunimmt (also der Krümmungsradius abnimmt). Hat sie Halbkreisgestalt erreicht (4), wird sie instabil,da nun der Krümmungsradius wieder wächst - sie dehnt sich auch ohne zunehmende Spannung weiter aus (5 und 6). Dabei wickelt sie sich um die Verankerungspunkte herum, die hinten liegenden Segmente laufen aufeinander zu, bis sie sich treffen und annihilieren (7 bis 8). Das ursprüngliche Segment wird wiederhergestellt, und es bleibt ein Versetzungsring um das Segment herum bestehen, der sich weiter ausdehnt. Anschließend kann der Prozess neu beginnen. freies Versetzungsstück (Stufen~) in Gleitbeben Wölbung der Versetzung bei Anliegen einer Spannung kritische Konfiguration (Halbkreis) Erzeugung eines Versetzungsringes
• Wie entsteht der Versetzungsdipol? wenn Versetzungen ungleichen Vorzeichens auf wenig voneinander entfernten Ebenen aufeinandertreffen -ziehen sich an,löschen sich aus -Versetzungslinie o-D Fehler -Versetzungsebene 1-D Fehler
• Wasist die Lomer Reaktion? Versetzung auf 001- Ebene ist unbeweglich
• Wie lautetdie Versetzungsreaktion? b1 + b2 = b3 a[100]= a/2 [111]+ a/2 [1-1-1] Bedingung: b1<->b2 + b3 b2/1 >< b2/2 + b2/3
• Wie unterteilt man die Versetzungsbewegungen? Gleiten: von Stufenvers. in Gleitebene-> Plastizität Quergleiten: von Schraubenvers. in andere Gleitebene-> Plastiz.,Entfestigung Klettern: von Stufenvers. in andere Gleitebene-> Hochtemp.plastiz., Entfestigung
• Wie sind die Versetzungsreaktionen unterteilt? Multiplikation: von Versetzung zu Versetzungsquelle-> Plastiz., Verfestigung Abstoßen: von Versetzungen gleichen Vorzeichens-> Verfestigung Auslöschen: von Versetzungen ungleichen Vorzeichens-> Entfestigung Aufstauen: von Versetzungen an Hindernissen-> Verfestigung (Spannungsfelder überlagern, Bsp. Korngrenzen) Schneiden: von Versetzungen-> Verfestigung
• Wasist bei zweidimensionalen Fehlern unerwünscht? Anti- Phasengrenze in einem Kristall mitOrdnung zweier Atomarten
• Ab wann beginnt das plastische Fließen? hinter der Streck- bzw. Dehngrenze
• Was beginnt mit der plastischen Verformumg? es setzt eine versetzungsbewegung ein
• Von welchen Faktoren ist dieplast. Verformung u.a. abhängig? - vom Werkstoff - Anisotropie -Textur
• Warum haben gleiche Werkstoffe oft untrschiedliche Spannungs- Dehnungs- Kurven? - Anisotropie - Verformungstemp. - Gefüge - Textur - Einkristalle
• Wie ist eine Versetzungsbewegung definiert? Eine Versetzung bewegt sich infolge einer Kraft,die in der Gleitebene in Richtung des Burger- Vektors aufsie wirkt.
• Wasist beim Einsetzen der Versetzungsbewegung zu beachten? nicht die angelegte Zugspannung, sondern die resultierende Schubspannung im Gleitsystem ist für versetzungsbewegungen maßgeblich
• Wie lautet das schmid´sche Schubspannungsgesertz? τ = σcosΚcosλ = σm    (m= Schmidfaktor) 0<= m<= 0,5  
• Was haben verschiedene Gleitsysteme? unterschiedlichen Schmidfaktor -> Gleitsystem mit höchsten m aktiviert RP ~ 1/m     τ0= konst. (krit. Schubspannung)
• Wievile unabhängige Gleitsysteme sind in einem Polykristall notwendig? 5 -Körner isotrop verteilt - Verformung benachbarter Kötner müssen kompatibel sein
• Durch wieviele Komponenten wird eine beliebige homogene Verformung beschrieben? 6 - unabhängig voneinander (symm. Matrix)
• Gleitsystem=? Gleitebene+ Gleitrichtung
• Wasgeschieht im Bereich I der Versetzungsbewegung? - Versetzunegn durch Einkristalle bis an OF und verlassen ihn teilweise -> geringer Verfestigungskoeffizietn -> bei zunehmender Verformung-> Austausch v. Versetzunegn -> Zunahme Festigkeit
• Was geschieht im Bereich II der Versetzungsbewegung? -weiterer Aufstau d. Versetzungen (Enstehung sog. sekundärer Versetzungssysteme- Lomer Reaktion) -> zusätzl. Versetzungsaustau-> innere Spannungsteigt -> Versetzungsdichte nimmt stark zu
• Was geschieht im Berecih III der Versetzungsbwegung? - Quergleiten-> Versetzungsauslöschungen (Annihilation) -> Verfestigung-> Entfestigung-=> dyn. Erholung
• Wie berechnst sich die planare Packungsdichte (krz)? PD= Abesetzt/Agesamt= 2π (√3/4)2 *a2 /(√2*a2)= 83%
• Wie berechnet sich die räuml. Packungsdichte (kfz) ? PD= Vbesetzt/Vgesamt= 0,75π(a/√8)3 *4/(a)3 = 74%
• Nenne 0-Dimensionale Fehler! - Einlagerungs- u. Substitutionsmischkristall - Leerstelle - Punktdefekte
• Nenne 1-d Fehler? Schraubenversetzungen, Stufenversetzunegn
• Nenne 2-d Fehler! Zwillinge Stapelfehler
• Wann entstehen Zwillinge? bei begrtenzter plastischer Verformung wenn nich genügend Gleitsysteme
• Wie unterscheiden sich die Energien der 2-D Baufehler (Stapelfehler) bei Al und Au? Al 250*10-3 J/m2 Au 10* 10-3 J/m2
• Welches sind die Mechanismen der Festigkeitssteigerung? Verformung Korngrößen reduzierung Mischkristallhärtung Dispersions-, Partikelvrstärkung Ausscheidungshärtung Texturhärtung Phasentransformation
• Welche Ziele verfolgt die Festigkeitssteigerung? Erhöhung der Fließgrenze und Zugfestigkeit
• Wie lautet die Formel der Festigkeitssteigerung? σS= σ  +ΔσM +σv +σKG+σT
• Wiewerden die einzelnen Parameter für die Festigkeitssteigerung berechnet? Skript Kap. 4 Seite 5 unten
• Welches sind Härtungsmechanismen? Dimension             Hindernis                        Mechanismus    0                      gelöste Atome                   Mischkristallhärtung ΔσM    1                      Versetzungen                      Kaltverfestigung  Δσv     2                       Korngrenzen                      Korngrenzenhärtung                                                                           Feinkornhärtung ΔσKG                            Ausscheidungsteilchen,       Ausscheidungshärtung ΔσT                            durch Sintern                            eingebrachte 2. Phase        Dispersionshärtung                            Kristallanisotropie                 Texturhärtung                           Gefügeanisotropie                 Faserverstärkung
• Was unterscheidet die Festigkeitssteigerung durch Verformung von Ein- und Vielkristall? Einkristall gilt Schmid´sches Schubspannungsgesetz
• Wie sieht die Festigkeitssteigerung durch Verfomung bei Vielkristallen aus? - Loch, Überlappung (Förmänderung der Körner-> Einfachgleiten) - Zusammenhang Scherung und Gleitung - Wiederherstellung Ausganghsgestalt durch 2. Gleitsystem -
• Was sind Reuss, Voigtund Hill´sche Näherung? Reuss: homogene Spannung in Einkristall (elast. Verformung) Voigt: homogene Verfotmung in Eionkristall Hill: Grenzannahme,genau dazwischen
• Welche " Berechnungsdarstelliung" gilt bei Vielkristallen? Taylor: homhogene Verformung im plastischen Berecj)
• Welche gemittelte Kurve "entsteht bei Einkristallen? durch Sachs (sehr ungenau)
• Wieviele Gelitsystem sind mind. nötig, um in einem Vielkristall die festigkeitssteigerung durch Verformung zu ermitteln? 5- alle mit höchsten Schmidfaktor- hinreichende Bedingung für Änderung der Morphologie
• Wieso funktioniert die die "5 Gleitsystem Regel" auch bei hexagonalen Gitter, obwohl diese nur 3 Gleitsysteme haben? 3 Gleitebenen + 1 Zwilling + Tempoeraturerhöhung (sek. Gelitsysteme)
• Eigenschaft feinkörnige Körner? höhere Versetzungsdichte und Festigkeit
• Wie lautet die Hall- Petch-Gleichung? σ= σ0 + ky/( √D)
• Was bedeutet kleine Korngröße? hohe Streckgrenze
• Welche WW wirken bei der Mischkristallhärtung? parelastische WW: Gitterparameter dielastische WW: ΔV*G chemische WW: Suzuki (Stapelfehlerenergie)
• Welches sind bevorzugte Positionen von Fremdatomen am Kern einer Stufenversetzung (Mischkristallhärtung)? - interstitielles Fremdatom : eingeschobene Halbebene- oben Druck, unten Zug - kleineres : rediúziert höchste Druckspannung im System und größeres substituionelles Fremdatom: optimale Position auf der anderen Seite
• Von was hängt der Härtungseffekt in Kupfermischkristallen ab? vom Legierungselement
• Wie läuft sie Mischlkristallhärtung ab? bewegliche Fremdatome (z.Bsp. α-Fe) segregieren zu den Versetzungskernen Kommentar: zuvor: Versetzungsbewegung durch Fremdatome erschwert hier Fremdatombeweglichkeit
• Was passiert (Mischkristallhärtung) bei 1. Belastung-> kurzzeitigem Entlasten und Wiederbelasten und 2. Belasten-> Entlasten-> nach längerer Zeit Belasten? 1. ausgeprägte Streckgrenze 2. Streckgrenze tritt erneut wieder auf vgl. auch Skript Kap.4 S. 13 oben
• Wasisr der Portevin- LeChatelier- Effekt? Fremdatome folgen den Versetzungen-> Verformund ist genauso schnell, wie die Beweglichkeit der Fremdatome
• Wo tritt der Orowan- Mechanismus auf? Dispersions-, Partikelverstärkung

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