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Werkstoffkunde I > 8 Zustandsdiagramme > Flashcards

8 Zustandsdiagramme Flashcards

1
Q

Grundlagen

A
  • Zustandsgrößen oder Zustandsvariablen eines Systems abhängig von:
    • Druck p
    • Temperatur T
    • bei Mehrkomponentensystemen: Zusammensetzung/Konzentration c
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Q

Phase und Komponente

A
  • Komponente: voneinander unabhängige Ausgangsstoffe
  • # Komtponente:
    • Einstoff-,
    • Zweistoff- oder
    • Mehrstoffsysteme
  • Phase: einzelne, in sich homogenen Bestandteile eines heterogenen Systems (mehrere Bestanteile, die sich in ihren Eigenschaften unterscheiden und durch Grenzflächen voneinander getrennt sind)
  • gasförmiger Aggregatzustand: Atome und Moleküle sind vollständig mischbar ⇒ Zustand immer homogen
  • flüssig/fest: können mehrere Phasen nebeneinander ⇒ heterogen
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3
Q

Thermodynamisches Gleichgewicht

A
  • im thermodynamischen GG sind Phasen (#, Art, Mengenverhältnis) bei vorgegebenen Zustandsgrößen stabil
  • innere Energie U
    • thermische Engerie TS
    • mechanische Energie pV
    • chemische Engergie ⇒ freie Enthalpie G oder chemisches Potential
  • ​in einem System laufen Vorgänge freiwillig ab, wenn:
    • ∆G ≤ 0, also “wenn die freie Energie nicht erhöht wird”
    • und stoppen, wenn G ein Minimum hat, d.h. im thermodyn. GG
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4
Q

Konzentrationsabhängigkeit der freien Enthaplie

A
  • damit thermodyn. GG
  • auf Konzentrationsänderung bezogenen Potentialänderung in beiden Phasen gleich
  • ⇒ im GGszustand haben Ga und Gb die gleiche Steigung/Tangente
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5
Q

Darstellung Einstoffsystem - Zustandsdiagramm Wasser

A
  • F=0: nonvariantes GG (Triplepunkt)
  • F=1: univariantes GG (auf Phasengrenzlinie)
  • F=2: bivariantes GG (innerhalb Phasengebiet)
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6
Q

Darstellung Zweistoffsystem

A
  • bei völliger Mischbarkeit der Komponenten
  • Herleitung aus den G-c-Diagrammen
  • TSA < TSB
  • Liquiduslinie: Grenzlinie zwischen homogener Schmelze und heterogenem Zweiphasenbereich Schmelze+Mischkristall
  • Soliduslinie: Grenzlinie zwischen Mischkristall und Zweiphasenbereich
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7
Q

Wenn 2 G-Kurven sich schneiden

A
  • dann Minimum der freien Enthalpie des Systems nach Formel suchen
  • cs und cKsind die Gleichgewichtskonzentrationen (zugleich Berühungspunkte der Tangente)
  • Übertragen auf Temperatur-Konzentrations-Diagramm:
    • 0≤c≤cs: Schmelze thermodynamisch stabil
    • cK≤c≤1: Mischrkistall stabil
    • cs≤c≤cK: beide Phasen im Gleichgewicht
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8
Q

Gibbsche Phasenregel

A
  • F = K + 2 - P
  • bei p const: F = K + 1 - P
  • (vlt. analog) bei Einstoffsystem: c const. mit c=1
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9
Q

Freiheitsgrad F

A
  • # frei wählbare Zustandgrößen p, T und c,
  • die unabhängig voneinander verändert werden können, ohne dass sich die #der Phasen ändert
  • Bsp.: Wasser
    • F=0: nonvariantes GG (Triplepunkt, Zustandsgrößenänderung führt sofort zu Phasenänderung)
    • F=1: univariantes GG (auf Phasengrenzlinie, ändert man eine, so wird die andere Zustandsgröße mitbestimmt)
    • F=2: bivariantes GG (innerhalb Phasengebiet, freie Wahl)
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10
Q

Zweistoffsysteme

A
  • eigentlich 3-dimesional
  • da zu T und p nohc c
  • aber: zur Vereinfachung Normaldruck p=0,1MPa wird konstat gehalten
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11
Q

Phasendiagramm mit… im festen und flüssigen Zustand

A
  • vollständiger Mischbarkeit der Komponenten…
  • daher MK = Substitutionsmischkristall
  • Legierung L:
    • kontinuierliche Abkühlung bis Liquiduslinie
    • dort scheiden sich (mit sinkenter T mehr und mehr) MK aus der Schmelze aus (c1’)
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12
Q

Hebelregel

A
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13
Q

Vollständige Mischbarkeit im flüssigen und vollständige Unmischbarkeit im festen Zustand

A
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14
Q

Eutektikum

A
  • Schnittpunkt Solidus- und Liquiduslinie
  • Minimum des Schmerlzpunktes
  • 3 Phasen im Gleichgewicht
  • F = 0, nonvarianter Punkt
  • eutektische Reaktion
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15
Q

Ausbildung eutektisches Gefüge

A
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16
Q

vollständige Mischbarkeit der Komponeten im flüssigen und vollständige Unmischbarkeit im festen Zustand - Legierungsvergleich

A
17
Q

Vollständige Mischbarkeit im flüssigen und teilweise Mischbarkeit im festen Zustand

A
18
Q

Vollständige Mischbarkeit im flüssigen und teilweise Mischbarkeit im festen Zustand - Legierungsbeispiel

A
  • Löslichkeit von Komponente A bei eutektischer Temperaturim Maximum,
  • danach steigend
  • danach fallend
  • B-Atome diffundieren in energetisch günstigere Bereiche und scheiden sich als alpha-Mischkristall in Form von Korngrenzensegregaten aus
19
Q

vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Mischbarkeit im festen Zustand – Peritektisches System

A
20
Q

Peritektikum

A
  • F = 0, nonvarianter Punkt
  • wandeln Schmelze und bereits ausgeschiedene MK in eine andere Mischkristallart um

Werkstoffkunde I (11 decks)

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