Werkstoffwissenschaften (Fach) / HVAT Metalle (Lektion)

physikalische Grundlagen

Diese Lektion wurde von maranello erstellt.

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• Wie werden die Dispersion- bzw. Partikel eingebaut in Matrix? inkohärent
• Was ist der Orowan Mechanismus? - dient zur Umgehung von Partikeln-> es bleibt ein Versetzungsring zurück - Partikel werden NICHT geschnitten
• Unterschied Dispersionsverstärkung und ASusscheidungshärtung? Ausscheidungshärtung: Partikel werden geschnitten Einbau in Matrix teils kohärent,teils inkohärent Auscheidungen durch konstitutionell abnehmende Löslichkeit
• Welches sind die 3 Schritte beim Ausscheidungshärten? Lösungsglühen Abschrecken (Überalterung)- Koagluaiton durch Ostwald Reifung Aushärtung (Anlassen)  
• Was engtsteht beim schneiden von Partikeln? (Ausscheidungshärten) Versetzungslinien der stufenversetzung (werden durch diese gesteuert) Sprung in Matrix (Ausscheidung) Bildung einer Antiphasengrenze
• Was ist Textur und von was ist sieu.a. abhängig? Eine Vorzugsrichtung abhängigu.a. von Stapelfehlerenergie
• Was ist Erholung? Umordnung der Gitterdefekte Versetzungsbeweglichkeit Auslöschung und Umordnung von Versetzungen
• Wasist Rekristallisation? Gefügeneubildung bei Wärmebehandlung verformter Metalle zeigt Stadien der Keimbildung auf-> ist Baufehlerfrei-> energetisch tiefer, als Erholung
• Welche Rekristallisationen unterscheidet man? dynamisch und statisch
• Welches ist eine Anordnung energetisch günstiger Zuständebei der Erholung? Kleinwinkelkippkorngrenze (Ätzgrübchen) -> Energiegewinn
• Wie äußert sich die Erholung? Abnahme der Dichte, Versetzungsmuster Polygonisation
• Wie äußert sich die dyn. Erholung? Abnahme Verfestigungsrate wg. Subkorngrenzen
• Ablauf Erholung? durch therm. Aktivierung wird Blockierung überwunden-> Versetzungen werden beweglich-> eskommt zum Quergleiten von Schrauben- und Klettern von Stufenversetzungen
• Charakteristika Erholung? + Bsp. hohe Stapelfehlerenergie-> viel Klettern, Quergleiten Al, krz- Gitter Eigenschaften gleichen wie vorVerformumg Eigenspannungen werden abgebaut leerstellen heilen aus Versetzungenlagern sich durch thermische Aktivierungin energieärmeren Zustand um
• Wasist die thermische Aktivierung? Erholung und Rekristallisation
• Welche Voraussetzungen müssen für Rekristalli. gegeben sein? Keimbildung Keinmbildungsenthalpie ΔGK  (~ -4/3 pi* r3 + 4 pi * r2 γ)
• Welches sind die Stabilitätskriterien für Rekristall.? thermodyn. Instabilität: kritische Größe Keim (krit. Keimradius) mech. Inst.: inhomogene 'Versetzungsverteilung-> definierte Bewegungsrichtung d. Kornes (Wachstum ausgehend vom starren Kern) kinetische Inst.: Grenzflächen des Keimes muss beweglich sein (Großwinkelkorngrenze)
• Wie heißt die unstezige Kornvergrößerung noch? sekundäre Rekristallisation
• Wie äußert sich die Korngrößenverteilung? stetig: Maxima, Halbwertsbreite unverändert unstetig: zweigipflig
• Wie äußert sich die Rekristall. des Kornes im Bezug auf die Anzahl seiner Nachbarn im Gefüge? viele Nachbarn: sekundäres Wachstum einige Nachbarn: steiges Wachstum kaum Nachbarn: schrumpft (wird überrollt)
• Welches ist die treibende Kraft bei primär rekristall. Gefügenmit unterschidl. großen Körnern? Verringerung der Korngrenzenflächen
• Wie äußert sich ein diskontinuierliche Ausscheidung? gespeicherte Verformungsenergie + Umwandlungsenergie (prim. Rekrist. + Umwandlung)
• Räumliche Inhomogenität- Zwillinge? Zwillingsebenen parallel zur Walzebene Zellstrukutr: tiefe Temp.-> plast. Verformung mittels Zwillingsbildung
• Zu was führt Verformung? Orientierungsänderung
• Wie ist dieErholung? spontan
• Wie ist die Rekristallisation? besitzt Inkubationszeit (für Keimbildung,bis diese stabil) dann Gefügenumwandlung in Rekristallisationsgefüge
• Merkmale Rekristallisation? kleine stapelfehlerenergie-> Versetzungsaufspaltung (Shockley Partial) -> geringe Versetzungsbeweglichkeit (Ag, Cu, Au)
• Wasist ein wichtiger Hinweis bzgl. Erholung und Rekrist.? gleiche Eigenschaftesänderung durch Erholung ODER Rekristallisation mgl.
• Wie äußertsich dieKorngrenzenbeweglichkeit bei homogenen Legierungen? mit fallender Temp. nimmt Rekristall. zu-> Energie wird kleiner Rekristallisation wird durch Fremdatome (FA) erschwert je mehr FA,desto mehr Beeinträchtigung Korngrenzen wandern über FA bei c= klein, v= groß, T= hoch mehr FA-> v nimmt ab, T= niedrig, Korngrenze treibt FA vor sich her-> Reduzierung Wachstumsgeschwindigkeit steigender FA-Gehalt: Korngrenzenbeweglichk. kleiner -> höhere Aktivierungsenergie
• Wie äußern sich schon geringste Mengen an Fremdatomen in einem Einkristall bzgl. der Kornbeweglichkeit? je mehr FA, desto kleiner Korngrenzenbeweglichkeit-> höhere Aktivierungsenergie nötig -> je nach Koinzidenzwinkel geringe Aufnahme von FA = hohe Beweglichkeit   reinst: hohe Aktibierungsenergie-> kontinuielricher Verlauf (abhängig von Kristallografie, geringe Konz. Korngrenzen) rein (leichte "Verunreinigung): Aktivierungsenergie sehr viel höher, weist Minima auf (Koinzidenorientierungen)-> dort reinst =rein (Orientierungskombi. benachbarter Kristalle-> Korngrenzenrelation (FA außer Acht)); bei bestimmten Koinzidenzwinkel geringe Aufnahme FA= hohe Beweglichkeit
• Wie äußert sich die Korngrenzenbeweglichkeit in mehrphasigen Leg.? Keimbildung an Oxidteilchen, Dispersionen, Partikeln (unterstützen Keimbildung) Partikel verhindern aber Versetzungsbewegungen (Orowanringe/ Ausscheidungen) in Subkorngrneze
• Waskann noch die Korngrenzenbeweglichkeit einschränken? zweite Phase-> behindert Bewegung Großwinkelkorngrenze
• Wie wächst ein Korn?(Voraussetzunegn) Korngrenzenbewegung: Teilchen an Korngrenze bedeutet Einsparung der Korngrenzenfläche-> dies muss bei Ablösung aufgebracht werden-> Partikel können Kornvergrößerung reduzieren
• Welche Kornstruktur, Kornform entsteht durch die Korngrenzenbeweglichkeit? 2-d Gleichgewichtsgefüge: nur sechsecke mit 120° Innenwinkel (Kompromiss zw. vollst. Raumfüllung und grenzflächenspannung) Viereck energetisch ungünstig,wg. 90° Winkel große Körner: mehr als 6 Ecken-> Tendenz: Wanderung in Richtung Krümmumgsmittelpunkt-> große Körner wachsen-> Krümmung der Seite regelmäßiger Vielecke mit versch. Eckenzahlen bei 120° Innewinkel 3-D: 3 Körner a 120° an Kornkante, 4 Körner a 109 ° (Tetraederwinkel) an Kornecke) BEDINGUNG: vollst. Raumfüllung,ebene Korngrneze
• Dynamische Rekristall.? Warmumformung: Strangpressen, Draht ziehen) T> 50%TS Werkstoff Spannungs-Dehnungskurve: Anstieg Baufehlerdichte bis Max., Beginn Rekristallisation (Festigkeit sinkt ab da rapide), wellenförmige linie (Versetzungsdichte schwankt)
• Warum ist dyn. Rekristall. bei tifen Temp. höher,als bei hohen Temp.? hohe Temp: Aufbau Versetzungsdichte langsamer
• Ziel der dyn. Rekristall.? niedrige Fleißgrenze, hohe Bruchdehnung-> rekristallisiertes Gefüge ( Homogenisierung chemischer Inhomogenitäten)
• Was heißt hohe Bruchdehnung?(dyn. Rekristall.) hoher Umformgrad hohge Rekristallisationstendenz
• Rekrsiatllis. und Warmumfromung Merkmale? Fleißspannung klein-> Umformkräfte niedrig Bruchdehnung hoch-> hoher Umformgrad Fließspannung hoch-> kleine Korngröße (Hall- Patch)
• Welche Modell stellen die theoretischen Fleißkurven bei dyn. Rekristall. dar? Luton, Sellar
• Warum unterscjeiden sich Walz- und Rekristall.texturen? Walztextur: mechanische Beanspruchung Rekristall.textur: Gefügeneubildung
• Welche Rekristall. texturen gibt es? Grosstextur, Transformatorbleche, Kristallanisotropie+ Gefügeanisotropie
• Was ist eine Phasentransformation? Ein Phasenübergang bzw. eine Phasentransformation ist die Umwandlung einer oder mehrerer Phasen in andere Phasen. Die notwendige, wenn auch nicht hinreichende Bedingung für eine solche Umwandlung besteht darin, dass die freie Enthalpie der Reaktionsprodukte geringer ist als die der Edukte. Die freie Enthalpie hängt von den so genannten Zustandsvariablen des Systems ab: dem Druck, der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung und der magnetischen Feldstärke. Eine graphische Antwort auf die Frage, bei welchen Kombinationen dieser Bedingungen welche Phase stabil ist, liefern Phasendiagramme. In diesen Diagrammen sind die Stabilitätsbereiche durch Phasengrenzlinien begrenzt, an denen die Phasenübergänge ablaufen.
• Wie äußert sich der Phasenübergang flüssig- fest? - Volumenänderung durch thermische Ausdehnungund Volumenzunahme beim Schmelzen (Bsp: Cu) - Zunhame Schwingungsamplitude-> daher Abnahme Volumen mit steigender Temp. -
• wie viele nachbarn hat kristallines Zink? 8
• Volumenänderung beim Schmelzen bezogen auf das Kristallgitter? Al      kfz          + 6,26% Fe (delta)    krz              +3% Zn        hexagonal            +4,7% Sb          rhombisch           +2,6% Si      diamant                  -10%         (34% Packungsdichte)
• Keimbildung und spinodale Entmischung? Keimbildung (1-o. mehrphasig): flüssiges System befindet sich im Min der Enthalpiekurve-> Keimbildung-> Erhöhung G, daher Fluktuation bis krit. Keimgröße erreicht spinodale Entmsichung (mind. 2-phasig): flüssiges System im Max. der Enthalpiekurve-> spontane Entmischung ohne Inkubationszeit, Entmischung verstärkt sich bis GG erreicht  (Bsp. Cu+ Co -lamellare Struktur)
• Wie verläuft das Kristallwachstum? flüssig- fest Keimbildungsenthalpie ΔGK Volumenenergie> Oberflächenenergie Hinweis: heterogene Keimbildung minimale OF-energie: Kugel (aber Anisotropie) Stufe: hoher Energiegewinn, wächst schnell, verschwindet
• Entstehung Schraubenversetzungen bei Kriotsallwachstum flüssig-fest? fortgesetzte Anlagerung von Atomen um Versetzungslinienb, keine Keimbildung-> hohe Wachstumsgeschwindigkeit
• Kristallwachstum in der Schmelze? Unstetigkeit wegen Wärmequelle durch Kristallisation-> Knick in der Geraden, wg. Wärmeabfuhr durch Kristall (globulitisch) Unstetigkeit wg. Wärmequelle durch Kristallisation-> konstante, dann lquadrat. Abfall, wg Wärmeabfuhr durch Schmelze (Dendriten)

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