2. Feinstruktur Flashcards
Was versteht man in der Werkstoffkunde unter Feinstruktur?
:: Anordnung von Atome
:: im festen Korper
In welchen 4 verschiedenen Gleichgewichtszuständen kann Materie auftreten?
fest
flüssig
gasförmig
plasma
Ordnen Sie die Gleichgewichtszustände nach steigender Temperatur.
Kristall, Flüssigkeit, Gas, Plasma
Was ist der Unterschied zwischen einem Plasma und einem Gas?
Plasma: Elektronen unäbhangig von Atomkernen
Gas : Elektronen sind an Atomkernen gebunden
Wodurch unterscheiden sich Flüssigkeiten, Gläser und Kristalle?
Faktor: Anordnung der Atome (make a table of the following with respect to this)
Flüssigkeit : annähernd regellos
Gläser : Ordnung nur über kurze Reichweiten ->amorpher Zustand
Kristalle : Teilchen sind nach einemMuster über größere Bereiche regelmäßig geordnet
Wie lassen sich Kristalle beschreiben?
Mit der Elementarzelle
Durch welche Größen wird die Geometrie einer Elementarzelle festgelegt?
- Koordinatensystem (x,y,z) ,
- Gitterwinkel und
- Gitterkonstanten
Kennzeichnen Sie in der dargestellten Elementarzelle die Gitterwinkel und die Gitterkonstanten.
- Draw a cube
- Label x, y, z axis
- Label the Gitterwinkel using alpha, beta and gamma symbol ( anti clockwise and start alpha at RHS)
- Label the Gitterkonstanten using a (width), b (length)and c (height)
Wie kommt man von der Elementarzelle zum Raumgitter?
Periodische Verschiebung der Elementarzelle um die Gitterkonstanten a,b,c.
Nennen Sie die drei bei Metallen am häufigsten vorkommenden Kristallsysteme.
krz
kfz
hdP
Was versteht man unter Polymorphie?
- Ein Stoff hat verschiedener Gittermodifikation
2. Auftreten verschiedener Temperaturäbhangiger Kristallsysteme.
Skizzieren Sie die Gittertypen kfz, krz und hdP.
- draw 1 cube for kfz
- draw balls for 8 Eckatome and 6 Flachenatome
- draw the diagonal dotted line to know the position of 6 Flachenatome
- draw 1 cube for krz
- draw balls for 8 Eckatome and 1 central floating Atom
- draw the diagonal dotted line to know the 1 central floating Atom
- draw a hexagonal prism for hdP
- draw balls for 12 Eckatome, 2 Flachen Atome and 3 central floating Atoms
- draw the diagonal dotted line to know the 3 central floating Atoms and 2 Flachen Atome
Berechnen Sie die Gitterpunktdichten Dz der Gittertypen kfz, krz und hdP.
kfz = (8 x 1/8) + (6x 1/2) = 4
krz = (8 x 1/8) + 1 = 2
hdP = (12 x 1/6) + (2 x 1/2) + 3 = 6
Bestimmen Sie die Koordinationszahlen für die Gittertypen kfz, krz und hdP.
- Draw combined 2 cubes for kfz
- Therefore there are 3 surfaces filled with 4 Eckatome each
- k = 3 x 4 = 12
- Draw a single cube for krz
- Therefore there are 2 surfaces filled with 4 Eckatome each
- k = 2 x 4 = 8
- Draw combined 2 hexagonal prism for hdP
- Therefore there are 2 sets of ‘3 floating Atoms’ and 1 surface filled with 6 Eckatome
- k = (2x3) + 6 = 12
Berechnen Sie für die Gittertypen kfz, krz und hdP die Packungsdichte P.
- kfz = 0,74 **must know** [ r = (a / √8) ]***draw square and use Pythogoras theorem [ (4r)^2 = a^2 + a^2 ]
P = Volume der Kugel / Volume der EZ
P = 2π/ 3√8
P = 0,74 - krz = 0,68 **must know[ r = (a / √3)/4 ]**draw cube and use Pythogoras theorem [ (4r)^2 = a^2 + f^2 ]
P = Volume der Kugel / Volume der EZ
P = (π√3 ) / 8
P = 0,68 - hdP = 0,74 must know[ r = (a/2) ] and [ c = ( a x √(8/3) ) ]draw triangles in 1 hexagon and draw upside down trapezium
P = Volume der Kugel / Volume der EZ
P = 2π/ 3√8
P = 0,74
Das krz α-Fe mit einer Gitterkonstante von a = 2,89٠10-10 m wandelt sich (beim Erwärmen) bei 911°C in das kfz γ-Fe um. Berechnen Sie die Gitterkonstante des kfz γ-Fe.
(krz turns to kfz using Erwärmen)
Given ist ‘a’ of krz, now we need to find ‘a’ of kfz
- Draw cube for krz
- Use Pythogoras theorem [ (4r^2) = (‘a’ of krz)^2 + f^2 ]
- f = 2(a of krz)^2
- Make ‘r’ as subject
- Find the value of r [ r = 1,25 x 10^(-10) ]
- Draw square for kfz
- Use Pythogoras theorem again [ (4r^2) = (a of kfz)^2 + (a of kfz)^2
- Make ‘a’ of kfz as subject
- Substitute ‘r’ value
- Find the value of ‘a’ of kfz [ 1,25 x 10^-10 m ]
Kennzeichnen Sie in den Gittertypen kfz, krz und hdP eine dichtest besetzte Ebene und die dichtest besetzten Richtungen dieser Ebene.
- Draw a cube for kfz and draw all balls for 8 Eckatome and 6 Flachenatome
- Draw a tilting triangle inside that cube connecting 3 Eckatome and 3 Flachenatome and shade it.
- Draw the Richtung by extending the sides of the triangle and draw its arrow in both opposite direction
- Answer after drawing: 4 Ebene und 3 Gleitrichtungen*
- Draw cube for krz and draw all balls for 8 Eckatome and 1 central floating Atom
- Draw a rectangle inside that cube connecting 4 Eckatome and the 1 central floating atome should be on the mid surface of the rectangle and shade it.
- Draw the Richtung by extending the sides of the diagonal of rectangle and draw its arrow in both opposite direction
- **Answer after drawing: 6 Ebene (memorise) und 2 Gleitrichtungen8
- Draw a hexagonal prism and draw all balls for 12 Eckatome, 2 Flachenatome and 3 central floating Atome
- Shade the bottom hexagonal surface of the drawn prism
- Draw the Richtung by extending the sides of the diagonal of the hexagonal surface and draw its arrow in both opposite direction
- **Answer after drawing: 1 Ebene (memorise) und 3 Gleitrichtungen**
Berechnen Sie die Durchmesser D der Kugeln, die gerade noch in die größten Gitterlücken des krz- und des kfz-Gitters hineinpassen.
- For krz , D = a - 2r
- Remember that r = (1/4) x (√3) x a [this comes from Ubung 2.15 or Flashcard 15]
- Substitute that into the equation and get [ D = a x (1 - ((√3)/2)) ] ** for krz**
- For kfz, D/2 = s - R
- D = 2s -2r
- cos 30º = R/s
- s = R/cos 30º
- Remember R = (a/√8) [this comes from Ubung 2.15 or Flashcard 15]
- Substitute that into the equation
- Substitute s and R into equation in number 5 and get [ D = ((2a)/ (√8) x (cos 30º)) - (2a/√8) ] *for kfz
Der Unterschied zwischen dem hdP- und dem kfz-Gitter ist in der Stapelfolge begründet. In beiliegendem Diagramm sind zwei übereinanderliegende Atomebenen eines dichtest gepackten Gitters mit der Stapelfolge AB dargestellt. Zeichnen Sie in das Diagramm jeweils ein Atom der nächstfolgenden Lage
a) mit der Stapelfolge ABC und
b) mit der Stapelfolge ABA ein
und ordnen Sie die Stapelfolgen den jeweiligen Gittern zu.
a) label on given diagramm …
bottommost layer: A
2nd layer from bottom: B
3rd layer from Bottom: C
Top layer : A
b) Draw another set of diagram
bottommost layer: A
2nd layer from bottom: B
Top most layer : A
Top layer : A
Ordnung: ABC ist kfz und ABA ist hdP
Die Elementarzelle ist als kfz-Substitutions-Mischkristall mit einem Fremdatom darzustellen. Die Gleitebene ist einzuzeichnen.
Wie viele Gleitrichtungen hat die eingezeichnete Ebene?
Wie viele Gleitsysteme sind in diesem Kristall enthalten?
- Draw the kfz cube with its atom unshaded balls of 8 Eckatome and 6 Flachenatome
- Draw one triangular Gleitebene and shade it
- Draw the Gleitrichtungen
- Gleitrichtungen = 3
Gleitebene = 4
Gleitsystem = 3 x 4 = 12 - Don’t forget to put one shaded ball to show that there is one Fremdatom
Die Elementarzelle ist als krz-interstitieller Mischkristall mit einem Fremdatom darzustellen. Die Gleitebene ist einzuzeichnen.
Wie viele Gleitrichtungen hat die eingezeichnete Ebene?
Wie viele Gleitsysteme sind in diesem Kristall enthalten?
- Draw the krz cube with its atom unshaded balls of 8 Eckatome and 1 central floating atom
- Draw one rectangular Gleitebene and shade it
- Draw the Gleitrichtungen
- Gleitrichtungen = 2
Gleitebene = 6 (memorise)
Gleitsystem = 2 x 6 = 12 - Don’t forget to put one shaded ball to show that there is one Fremdatom
Nennen Sie jeweils ein Beispiel für
einen nulldimensionalen,
eindimensionalen,
zwei- und
dreidimensionalen
Gitterfehler.
nulldimensionale Gitterfehler : Fremdatom
eindimensionale Gitterfehler : Stufenversetzung
zweidimensionale Gitterfehler : Korngrenze
dreidimensionale Gitterfehler : nichtmetallische Einschlüsse
Zeichnen Sie in einem Gitter einen eindimensionalen Gitterfehler. Wie nennt man einen solchen Fehler?
- Draw Stufenversetzung
- label the Versetzung with inverted ‘T’ and number the cycle IN ANTICLOCKWISE starting from bottom right
- State that the Gitterfehler : Stufenversetzung
Ermitteln Sie Betrag und Richtung des Burgersvektors bei einer Stufenversetzung.
- Remember that for Burgersvektor , Anfangspunkt = Endpunkt
- Draw errorless grid , label number anticlockwise (1 to 7) and DON’T label inverted ‘T’
- Label ‘b with arrow’ vector before 1 or after 7
- label Schließungsfehler
Wie ist ein Versetzungsring aufgebaut?
Das ist aufgebaut aus Stufenversetzung, Schraubenversetzung und gemischten Versetzung.
Skizzieren Sie schematisch eine Zwillingskorngrenze.
- The overview should look like combination of 2 Parallelogram
- draw the grid lines inside
Skizzieren Sie schematisch einen Stapelfehler.
- Draw a grid
- Label the ‘separated inverted T’ at each corner
- Label Stapelfehler
Wie entsteht ein Stapelfehler?
Durch Abspaltung einer Versetzung in zwei Teilversetzung
Skizzieren Sie schematisch eine kohärente, teilkohärente und inkohärente Phasengrenze.
Draw the 3 sets of grid of 5 x 5 and then draw kohärente, teilkohärente und inkohärente Phasengrenze
Beschreiben Gitterpunktdichte, Koordinationszahl und Packungsdichte
- Gitterpunktdichte: gibt an, vie viele Atomanteil am Aufbau der EZ beteiligt sind
- Koordinationszahl : die Summe aller nächsten Nächbarn eines Gitteratoms
Packungsdichte: Volumen der am Aufbau beteiligten Atomkugeln dividiert durch das Volumen von EZ [ P = (V of k / V of EZ) ]
