Kap 17: Zustandsdiagramme Flashcards
Was sind Zustandsdiagramme?
Ein Zustandsdiagramm zeigt im allgemeinen den temperatur- und druckabhängigen Zustandsverlauf eines Stoffes.
Zustandsdiagramme (in der WK) haben folgende Eigenschaften:
- aufgestellt für atmosphärischen Druck
- Aufzeigen des Zustandsverlaufs für Legierungen mit zwei Komponenten
- Phasen werden abhängig von Druck, Temperatur und Konzentration durch Phasengrenzen getrennt
- Weglassen d. Dampfphase, da uninteressant hohe Temperaturen
Wichtig : Zu den verschiedenen Phaseneigenschaften gehören neben den Aggregatzuständen auch unterschiedliche Kristallsysteme.
Was ist eine Phase?
Eine Phase ist die Erscheinungsform in der Legierungen abhängig von der Temperatur, dem Druck und der Legierungskonzentration auftreten.
- Aggregatszustand
- Kristallstrukturen
Welcher Möglichkeiten zur Ermittlung von Zustandsdiagrammen gibt es?
- Thermische Analyse
- Röntgendiffraktomie
- Dilatometrie
Wie funktioniert die Thermische Analyse?
- eine Legierung wird erwärmt (aufschmelzen) und abgekühlt
- WK mit mehrenen Verhältnissen von A und B werden benötigt
- man erkennt Haltepunkte (dort erstarrt bei konstantem T) und Knicktpunkte (erstarrt über einem Intervall)
- Punkte in Diagramm eintragen und Phasen trennen
Was ist Röntgendiffaktomie?
- Gitterparameter a wird in Abhängigkeit der Temperatur angegeben
- Sprungstellen zeigen Wechsel der Kristallstruktur an
Wir funktioniert die Dilatometrie?
- Wärmeausdehnung des WK wird in Abhängigkeit der Temperatur gemessen
- Steigungsänderungen geben Änderung der Kristallstruktur an
Grundtypen von Zustandsdiagrammen
-vollständige Löslichkeit im flüssigen und festen Zustand (isomorph)
-vollständige Löslichkeit in flüssig und vollige Unlöslichkeit im festen (Systeme mit eutektischen Reaktionen)
- vollständige Löslichkeit im flüssigen und begrenzte Löslichkeit im festen Zustand
- Systeme mit periktektischen Reaktion
Beispiel isomorphes Zustandsdiagramm
- Mischung aus Gold und Silber
- MK = Mischkristall
Def: Liquiduslinie und Soliduslinie
Liquiduslinie:
Punkte beginnenender Erstarrung aus der Schmelze. (Diagramm von oben nach unten gelesen)
Soliduslinie:
Punkte beginnender Aufschmelzung aus der Starre (Diagramm von unten nach oben gelesen)
Gesetz der abgewandten Hebelarme
Beispiel etektische Zusammensetzung
-vollständige Löslichkeit im flüssigen, keine Löslichkeit im festem
Eutektisches Gefüge: Feinlamellares Gemisch der beteiligten Kristallarten
–> am eutektischen Punkt
–> Bsp: Zn/Sn
Bsp: vollständige Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzte Löslichkeit im festen Zustand
Bsp: peritektischer Zusammenhang
- oberhalb der periketilen Linie nur ein Phase aus Schmelze + xMK
- unterhalb davon reiner yMK
–> Form einer Narrenkappe
Was sind eutektoide/peritektoide Reaktionen?
eutektoide Reaktion: γ-MK → a-MK + b-MK
peritektoide Reaktion: γ-MK + b-MK → a-MK
Was versteht man unter Kristallseigerungen und wie entstehen sie?
- Kristallseigerungen (Entmischungen) bezeichnen chemische Inhomogenitäten innerhalb einzelner Kristalle.
- Sie entstehen während der Erstarrung aus der Schmelze, weil die zuerst erstarrten Kristalle eine andere Zusammensetzung als die zuletzt erstarrten haben. Bei mangelnder Diffusionszeit (zum Konzentrationsausgleich) verbleibt somit ein Konzentrationsgefälle von innen nach außen.
–> Durch eine Diffusionsglühung bei hohen Temperaturen lassen sich Kristallseigerungen homogenisieren.
Was sind Makroseigerungen?
- auch Blockseigerung geannt
- Erstarrung geht von Form- oder Kokillenwänden aus.
Die zuerst erstarrten Kristalle bilden an den Kokillenwänden eine zusammenhängende Schicht, wodurch sich in der Restschmelze ein Ungleichgewicht der Legierungselemente einstellt.
–> können nicht beseitigt werden, da wirtschaftlich nicht lohnenswert
