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Werkstoffkunde > Gitterbaufehler, Gefüge > Flashcards

Gitterbaufehler, Gefüge Flashcards

1
Q

Was ist Zähigkeit?

A
  • der Widerstand gegen den Bruch
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2
Q

Gibt es perfekte Kristalle?

A

-es gibt in der Natur keine perfekten Kristalle

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3
Q

Was sind reale Kristalle?

A

-Kristalle, die Gitterbaufehler enthalten

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4
Q

In wie viele Klassen kann man Gitterbaufehler einteilen?

A
  • in 4 große Klassen
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5
Q

Was sind die 4 großen Klassen der Gitterbaufehler?

A

-nulldimensionale Gitterbaufehler (o. ,,Punktdefekte“)
-eindimensionale Gitterbaufehler (o. ,,Versetzungen“, ,,Liniendefekte“)
-zweidimensionale Gitterbaufehler (o. ,,Flächendefekte“)
-dreidimensionale Gitterbaufehler (o. ,,Volumendefekte“)

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6
Q

Was ist das Ordnungskriterium der 4 großen Klassen der Gitterbaufehler?

A

-Dimensionalität

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7
Q

Was sind die Eigenschaften der 4 großen Klassen der Gitterbaufehler?

A

-nulldimensional->Leerstellen, Zwischengitteratome
-eindimensional->Versetzungen
-zweidimensional->Korngrenzen, Stapelfehler
-dreidimensional->Ausscheidungen, Hohlräume

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8
Q

Was ist eine Leerstelle?

A

-nicht besetzter Gitterplatz

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9
Q

Wodurch ist die Konzentration der Leerstellen im thermodynamischen Gleichgewicht gegeben?

A

cL ist ungefähr = exp (-HL/RT)
->R= allgemeine Gaskonstante
->HL= Bildungsenthalpie für Leerstellen

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10
Q

Wo können Leerstellen sonst noch vorkommen außer im thermodynamischen Gleichgewicht?

A

-können zusätzlich erzeugt werden
—>z.B durch Verformung, Neutronenbeschuss, u.a.

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11
Q

Was ist ein interstitielles Fremdatom?

A

-Atom, das in ein Zwischengitter eingebaut werden kann

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12
Q

Wovon spricht man wenn ein Atom auf einem Gitterplatz durch ein Fremdatom ersetzt wird?

A

-substitutioneller Fremdatom

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13
Q

Was sagt die Boltzmann-Statistik aus?

A

-je höher die Temperatur, desto höher die Wahrscheinlichkeit auf Leerstellen.

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14
Q

Was sind die resultierenden Gitterverzerrungen von nulldimensionalen Defekten?

A
  1. Leerstellen
    2.Zwischengitteratom
  2. großes Fremdatom auf Gitterplatz
    4.kleines Fremdatom auf Gitterplatz
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15
Q

Was sind Versetzungen?

A
  • eindimensionale oder linienhafte Gitterbaufehler in Kristallen
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16
Q

Wie verläuft plastische Verformung in der Regel?

A

-von z.B Metallkristallen:
> über Bildung, Wanderung (Gleiten) & Wechselwirkung von Versetzungen

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17
Q

Wie wären Kristalle ohne Versetzung von Kristallen?

A

-spröde wie Glas

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18
Q

Welche Probleme können bei Versetzungen auftreten?

A

-Versetzungen behindern sich gegenseitig

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19
Q

Was für ein Prozess ist das der Stufenversetzung?

A

-sukzessiv

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20
Q

Was ist notwendig zum Gleiten?

A

-Schubspannung

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21
Q

Was ist wichtig bei einer Versetzungslinie im Gitter?

A

-muss stets in sich geschlossen sein

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22
Q

Was passiert wenn 2 Versetzungen auf einer Gleitebene sind?

A

-sie stoßen sich ab

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23
Q

Was passiert wenn es genügend hohe Schubspannungen gibt bei Gleitbändern?

A

-die Gitterblöcke entlang der Gleitlinie werden ,,stufenweise“ verschoben, bis die Versetzung die Oberfläche erreicht

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24
Q

Was geschieht wenn die Versetzung bei Gleitbändern die Oberfläche erreicht?

A

-es entstehen an der Oberfläche des Kristalls Stufen atomarer Dimensionen

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25
Was geschieht wenn in einer Ebene weitere Versetzungen durch den Kristall wandern?
-es bilden sich makroskopisch sichtbare Stufen —>das sind die Gleitbändern
26
Was ist für die Kletterbewegung von Versetzungen notwendig?
-Leerstellen im Gitter
27
Was für ein Prozess ist Klettern?
-thermisch aktiver Prozess (nur bei höheren Temperaturen)
28
Was passiert mit den Leerstellen?
-diffundieren in den Versetzungskern
29
Was geschieht wenn die Leerstellen in den Versetzungskern diffundieren?
-es kommt zu ,,Sprüngen“, das sogenannte ,,Kinken“ in der Versetzungslinie
30
Durch welchen Maß ist die Menge an Versetzungen in einem Kristall definiert?
-Versetzungsdichte N ->N= (Gesamentlänge Versetzungen) / Kristall-Volumen mit (N)= cm/cm hoch 3= cm hoch -2
31
Was ist die typische Versetzungsdichte in normalen Kristallen?
-bis zu 10 hoch 12 cm hoch -2
32
Beispiele Versetzungsdichte
Versetzungsfreies Silizium- für Si-Technologie: N= 0 cm hoch -2 - ,,gute“ Einkristalle (fürs Labor gezüchtet): N= (10 hoch 3-10 hoch 5) cm hoch -2 -normale Kristalle (inkl. Polykristalle): N= (10 hoch 5-10 hoch 9) cm hoch -2 -stark verformte Kristalle: N= 10 hoch 12 cm hoch -2
33
Was sind flächenhafte Defekte?
-eine Grenzfläche zwischen 2 Körpern
34
Was ist jeder flächenhafte Defekt?
-Grenzfläche zwischen 2 Körpern
35
Was kann man einem flächenhaften Defekt zuschreiben?
-eine Grenzflächenenergie analog der Oberflächenenergie
36
Was sind typische Oberflächenenergie z.B.?
-gamma(Polyethylen)= 20mJ/Quadratmeter -gamma(Glas)= 300mJ/Quadratmeter -gamma(Fe)= 2100mJ/Quadratmeter
37
Von welchen zweidimensionalen Defekten spricht man (abgesehen von der Oberfläche) im Wesentlichen?
-Phasengrenze -Korngrenze -Stapelfehler
38
Was ist eine Phasengrenze?
-Grenzfläche zwischen 2 verschiedenen (festen) Körpern
39
Was ist eine Korngrenze?
-Grenzfläche zwischen 2 identischen, aber zueinander beliebig orientierten Kristallen
40
Was ist ein Stapelfehler?
-Fehler durch fehlende bzw. zusätzliche Netzebene in der Stapelfolge (verwandt mit Versetzungen)
41
Was kann man zu Phasengrenzen sagen?
-häufigsten und zudem sehr leicht zu verstehende Defekte
42
Wie ist eine Phase definiert?
-homogener, unterscheidbarer und mechanisch abtrennbarer Teil eines gegebenen Materials mit gegebener chemischer Zusammensetzungen und Struktur
43
Phasengrenzen umfassen eine Viezahl von möglichen Grenzflächen, zum Beispiel zwischen?:
-kristallinem Si & einer amorphen SiO2-Oberflächenschicht -dem Fe-Kristall & den darin eingelagerten Graphitpartikeln des Gusseisens, -dem Stahlgeflecht & dem Gummi beim Stahlgürtelreifen, -den Glimmer- und Feldspatteilchen des Granits oder -zwischen den Bestandteilen von Beton (Kies, Sand, Hydratkristalle)
44
Wie heißt die Grenzflächen zwischen 2 Kristallen identischer Bauart & Zusammensetzung, aber verschiedener Orientierung
-Korngrenze
45
Wo startet die Kristallisation von Schmelzen?
-i.dR. An mehreren Orten, den Keimen
46
Wie bilden sich Kristallisationskeime?
-mit zufälliger Orientierung & wachsen durch Kristallisationspunkt der Schmelze an deren Oberfläche
47
Wo entstehen Korngrenzen (Großwinkelkorngrenzen)?
-dort wo Kristallisationsfronten aufeinander treffen
48
Wie können Korngrenzen sichtbar gemacht werden?
-durch Polieren und ,,Anätzen“ im Auflichtmikroskop
49
Was passiert aufgrund der schlechteren Packungsdichte?
-entlang der Korngrenze bietet diese dem Ätzmittel eine größere Angriffsfläche
50
Was passiert entlang der Korngrenzen wenn dem Ätzmitel eine Angriffsfläche geboten wird?
-es werden Grübchen in die polierte Oberfläche geätzt -> erscheinen im Mikroskop als dunkle Linien
51
Was ist die Dimension von Körnern?
-einige nm bis mm
52
Wie entstehen Stapelfehler?
-wenn in der Stapelfolge der Netzebenen z.b des hexagonalen Gitters ein Fehler auftritt —> ABCABC—>ABCabABC
53
Wie heißen die Stapelfehler die auftreten können?
-intrinsische Stapelfehler (B-Ebene fehlt) -extrinsischer Stapelfehler (A-Ebene ist zusätzlich vorhanden)
54
Wodurch sind Stapelfehler immer begrenzt?
-durch die Oberfläche des Materials oder durch Partialversetzungen
55
Was kann in kubisch primitiven Gittern auftreten?
-Stapelfehler, wenn Versetzungen in 2 Teilversetzungen aufspalten
56
Was sind Versetzungen fast immer in kubisch nicht-primitiven Gittern?
-Stapelfehler
57
Was passiert dann zwischen den begrenzenden Partialversetzungen in kubisch nicht-primitiven Gitttern?
-der Kristall ist gestört
58
Warum können die Partialversetzungen näher oder weiter voneinander entfernt sein?
-es kommt auf die Größe der Stapelfehlenergie (SFE)
59
Was können Stapelfehler ähnlich den Versetzungen?
-gleiten & klettern
60
Was gehört zu den dreidimensionalen Gitterbaufehlern?
-alle absichtlichen oder unbeabsichtigten räumlichen Störungen ->Riss, Poren, Einschlüsse (unbeabsichtigt, z.B Gießprozess) ->Ausscheidungen (erwünschte Anteile zweiter Phasen)
61
Was versteht man unter Gefüge?
-Art, Anzahl, Ausrichtung und Anordnung von Gitterbaufehlern-> 4 As
62
Was sind Aussagen über das Gefüge?
-,,polykristallin - einkristallin“, ,,einphasig - mehrphasig“ oder ,,grobkörnig - feinkörnig“
63
Mit welchen Fragen beschäftigen sich Materialwissenschaften
-Wie sind Materialeigenschaften & Gefüge gekoppelt? -Wie lassen sich Gefüge gezielt einstellen & ändern? -Wie ändern sich Gefüge unter vorgegebenen Umständen?
64
Was wird von der chemischen Zusammensetzung bestimmt?
-Basis der Eigenschaften eines Werkstoffs
65
Wodurch können Eigenschaften signifikant verändert werden?
-durch Struktur & Gefüge
66
Was ist ein Merksatz über das Gefüge?
-Je metastabiler das Gefüge desto leistungsfähiger der Werkstoff
67
Was sind Probate Mittel zum Einstellen metastabiler Gefüge?
-Abschrecken -explosionsartiger Lösungsmittelentzug

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