Legierungslehre Flashcards
Was sind metallische Legierungen?
Werkstoffe bei denen ein metallisches Basiselement (=Komponente A) mit einem oder mehreren gezielt zugegebenen metallischen oder nichtmetallischen Legierungselementen (=Komponente B,C,D…) einen festen Zsm.halt eingeht.
Ziel von metallischen Legierungen?
Veränderung der Eigenschaften der Komponenten und Anpassung an die technischen Anforderungen.
man unterscheidet zwischen?
legierten Metallen und verunreinigten Metallen
Legierte Metalle sind charakterisiert durch…?
bewusst zugesetzte chemische Elemente.
Verunreinigte Metalle?
nicht beseitigte Begleitelemente aus dem Produktionsprozess.
Konzentrationsangaben, Masseprozent berechnen (bei Zweistoffsystemen).
cA =mA / mA + mB * 100 Ma. -%
Vgl. Folie 3
Konzentrationsangaben, Atomprozent (Zweistoffsysteme) berechnen?
cA‘ = nA / nA +nB * 100 At. -%
mit nX = Anzahl Atome (Stoffmenge) von Element X
Vgl. Folie 4
Konzentrationsangaben, Volumenprozent (Bsp. Zweistoffsysteme) berechnen?
cA‘‘ = VA / VA + VB * 100%
mit VX = Volumenanteil Element X
Was versteht man unter einem Mischkristall?
Als Mischkristall (Mk) wird ein Kristall oder Kristallit bezeichnet, der aus mind. 2 vers. chemischen Elementen besteht, wobei die Fremd-Atome oder -Ionen statistisch verteilt sind. (Wiki) —> engl. = solid solution
Praktikum(3) Frage 4
(Je nach dem wie die Legierungsatome im Wirtsgitter verteilt sind,) unters. man zwischen welchen Mischkristallarten ?
- Substitutionsmischkristalle
—> ein Atom des anderen Elements durch Substitution ersetzen - Einlagerungsmischkristalle
—> Fremdatome sind in die Zwischengitterplätze eingelagert
(Wirtsgitter)
Wann liegt ein Kristallgemisch vor?
…, wenn mind. 2 kristalline Phasen nebeneinander in vers. Kristallgittern vorliegen.
Was ist eine intermetallische Phase ?
Verbindung zweier metallischer Elemente zu einer chemischen Verbindung mit neuem Kristallgitter.
Erklären Sie den Begriff Allotropie.
—> Beispiel?
Auftreten eines chemischen Elements in verschiedenen
Modifikationen (festen Zustandsformen)
- Unterscheidung des Kristallgitters
- Unterscheidung der thermodynamischen Stabilität (Druck- und
Temperaturabhängigkeit)
Beispiel: Kohlenstoff C —> Diamantstruktur oder Graphitstruktur
Erklären Sie den Begriff Polymorphie.
Beispiel?
Auftreten einer Substanz (bestehend aus mind. 2 Komponenten)
in verschiedenen Modifikationen (festen Zustandsformen)
- Unterscheidung des Kristallgitters
- Unterscheidung der thermodynamischen Stabilität (Druck- und
Temperaturabhängigkeit)
Beispiel: Fe-C-Legierungen: a- und gamma-Phase (Ferrit, Austenit)
Wie unters. sich homogene und heterogene Legierungen?
Welche Auswirkungen auf Anzahl der vorliegenden Phasen?
- homogene Legierungen = homogene Mischkristalle
—> Legierungselemente sind im Wirtsgitter entweder substitutionell (ausgetauscht) oder interstitiell (eingelagert
—> Substitutions- oder Interstitions-Mk (Vgl. Folie 10)
—> einphasig (Mischkristallbildung) - heterogene Legierungen
—> bilden kein chemisch einheitliches Material
—> durch Grenzflächen Werkstoffbereiche voneinander getrennt
—> Wst.bereiche unters. sich in chem. Zsm.setzung und/oder kristallographischen Struktur
—> mehrphasig (Phasenbildung)
Welche Zustandsgrößen beschreiben einen Werkstoffzustand?
- Druck p
- Temperatur T
- chemische Zusammensetzung der Phasen
Def. Komponenten?
die zum Aufbau des Werkstoffs erforderlichen reinen
chemischen Elemente.
Def. Phasen?
Bereiche unterschiedlicher Eigenschaften, die durch
Grenzflächen voneinander getrennt sind.
Was versteht man unter dem Werkstoffzustand?
die Anzahl und Art der auftretenden Phasen.
thermodynamisches Gleichgewicht =
Zustand mit niedrigster freier Enthalpie
Freiheitsgrade F =
frei und veränderbare Zustandsgrößen eines Systems, ohne dass
sich der Zustand des Systems (hier: Zahl und Art der Phasen)
ändert.
—> T
—> Druck p
—> c der Komponenten in den Phasen
Wie lautet die Gibbs‘sche Phasenregel?
F + P = K + 2
(F = K - P + 2)
F = Anzahl an Freiheitsgraden P = Anzahl an Phasen K = Anzahl an Komponenten
Wie lautet die reduzierte Gibbs´sche Phasenregel?
Wann darf sie angewendet werden?
F* + P = K + 1
Voraussetzung: p = const. = 1,013 bar
—> die meisten werkstoffkundlichen Betrachtungen erfolgen bei
Normaldruck
Freie Enthalpie G = ??
Einstoffsysteme
= H - TS
H —> Enthalpie = innere Energie U + pV Volumenarbeit
S —> Entropie
Zustand des Systems = f(p,T,c)
