phasenumwandlungen pavel lukáč department of physics of materials charles university p r a h a...
TRANSCRIPT
![Page 1: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/1.jpg)
PHASENUMWANDLUNGEN
Pavel LukáčDepartment of Physics of Materials
Charles UniversityP r a h a
![Page 2: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/2.jpg)
Literatur
• P. HAASEN: Physikalische Metallkunde. Springer, 1984.
• G. GOTTSTEIN: Physikalische Grundlagen der Materialkunde. Springer, 1998.
• E. HORNBOGEN: Werkstoffe. Springer,
![Page 3: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/3.jpg)
Mikrostruktur
Kristalline (metallische) MaterialienMikrostruktur (ein Gefüge) microstructureKörner a) ein homogenes SystemGrain(s) b) ein heterogenes System PhasenKorngrenzen PhasengrenzenGrain boundaries Phase boundaries
![Page 4: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/4.jpg)
Eigenschaften
• Kristallstruktur
• Zusammensetzung
• Volumenanteil
• Die Form und Gröβe
Reine Stoffe, Legierungen, Vielphasenstoffe
![Page 5: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/5.jpg)
Grenzflächenenergie
Der Übergang aus dem flüssigen Zustand in den festen Zustand.(Erstarrung einer Schmelze)
Kristallisation aus der Dampfphase.
Rekristallisation
Glühung bei höheren Temperatur
(der Übergang im festen Zustand)
![Page 6: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/6.jpg)
Lokales mechanisches Gleichgewicht
Korngrenzen
E12/sinα3 = E23/sinα1 = E31/sinα2
1
2
3
E12
E23
E31
![Page 7: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/7.jpg)
Kristallbaufehler
Lattice defects
Leerstellen cV = exp(SvF/k)exp(-UF
V/kT)
Vacancies ΔG =
(Aber: Strukturellen Leerstellen)
Unbesetzte normale Gitterplätze
Sie entstehen unter hohen Temperaturen oder bei der Bestrahlung (auch durch Einbau von Fremdatomen).
Zwischengitteratome nicht normale Gitterplätze
![Page 8: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/8.jpg)
d ln CV
dp= V F
Strukturellen Leerstellen
(FeAl, NiAl, TiAl, Fe3Al,…)
![Page 9: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/9.jpg)
Versetzungen nicht im thermodynamischen Gleichgewicht
Dislocations
Stufenversetzungen und Schraubenversetzungen
Burgers-Vektor
Die Versetzungsbewegung = Verformung = Gleitvorgang
Quergleitung (cross slip); Klettern (climb) X Punktfehler
Stapelfehler --- die Aufspaltung einer Versetzung
Stacking fault
Zwillingsgrenze --- Zwillinge twins
Flächendefekte
Oberflächen
Korngrenzen
Phasengrenzen
![Page 10: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/10.jpg)
Kleinwinkelkorngrenzen --- Aufreihung der Stufenversetzungen
Bereiche mit höheren Versetzungsdichten nach der Verformung
Die Zustand des verformtes Materials ist instabil – Inhomogenitäten
Einfluß der Temperatur und Wechselwirkung der Versetzungen miteinander (Interaction)
![Page 11: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/11.jpg)
Verformte Material ist grundsätzlich instabil, weil die durch Verformung erzeugte Versetzungsstruktur ist in keinem thermodynamischen Gleitgewicht.
Niedrige Temperaturen die Versetzungen bleiben nach Beendigung der Verformung auf ihrer Gleitebene im mechanischen Kraftgleitgewicht.
Höhere Temperaturen die Versetzungen können energetisch günstigere Positionen annehmen, sich gegenseitig auslöschen oder den Kristall verlassen.
Erholung führt zu einer Abnahme der Versetzungsdichte und zu ganz speziellen Versetzungsmustern (Kleinwinkelkorngrenzen, Polygonisation)
Die Orientierungsdifferenz der angrenzenden Körner
vd
b
Kleinwinkel-Kippkorngrenze
vv
Zbd
1
Die Zahl der Versetzungen pro m in der KWKG
![Page 12: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/12.jpg)
Phasengrenzenflächen
Nicht nur andere Orientierung
Sondern andere Gitterstruktur
und/oder auch andere Zusammensetzung
Bezeichnung: , , Phase;
Oder auch z.B. Θ, Θ1
![Page 13: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/13.jpg)
Eine kohärente Phasengrenze,
(gleiche Orientierung, verschiedene Gitterkonstante, leichte elastische Verzerrungen sind unvermeindlich)
(Grenze – Stuffenversetzungen)
Eine semikohärente – teilkohärente Phasengrenze,
(der Gitterparameterunterschiede sind groß)
Eine inkohärente Phasengrenze
(verschiedene Gitterstrukturen)
![Page 14: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/14.jpg)
LG
SLSG
Oberflächenspannung
Tropchen auf fester Oberfläche
S (solid); L (liquid); G (Gas)
ist Benetzungswinkel
![Page 15: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/15.jpg)
Grenzflächenspannung (J/m2) oder (N/m)
Das Kraftgleichgewicht
SG = SL+ LGcos
= 0° → Film
= 180° → Kugelform
![Page 16: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/16.jpg)
Verbundwerkstoffe
Composites
Matrix; Faser; Teilchen
matrix; fibres (fibers); particles;
![Page 17: PHASENUMWANDLUNGEN Pavel Lukáč Department of Physics of Materials Charles University P r a h a lukac@met.mff.cuni.cz](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118cfd07/html5/thumbnails/17.jpg)
Diffusion