4. Legierungsbildung

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1 Letzte VL: - Phasenumwandlungen im festen Zustand - Erstellung von Zustandsdiagrammen - Zweistoffsysteme - Kristallseigerungen - Hebelgesetz Heutige VL: - Eutektische Entmischung, eutektoider Zerfall, peritektische Reaktion - spezielle Zustandsänderungenim festen Zustand - Erstellen von ternären Phasendiagrammen - Eigenschaften von Systemen mit vollst. MB im Vergleich zum System mit Mischungslücke - Interpretation von ternären Zustandsdiagrammen 135

2 Zustandsdiagramme mit vollständiger Mischbarkeit im festen Zustand Bestimmung der Zusammensetzung von Schmelze und α-mk (Hilfsmittel: Konode) Konode 136

3 Zustandsdiagramm mit vollständiger Unmischbarkeit im festen Zustand - wegen Unmischbarkeit im festen Zustand findet eine Entmischung während der Erstarrung statt Komponenten bauen jeweils eigenes Gitter auf Legierungsstruktur: Kristallgemisch (heterogenes Gefüge) Bsp.: Bi-Cd 137

4 Reale Zustandsdiagramme für teilweise Mischbarkeit im festen Zustand Blei - Zinn Zinn - Wismut 138

5 Peritektika - Vorgang: primär ausgeschiedene Phase wird unter Wirkung der Schmelze zu einer anderen Phase - Reaktionsgleichung: S + α β - Peritektikum: das Drumherumgebaute Wirkung: Kristallseigerungen Kupfer Zink P = Peritektikum E = Eutektoid 139

6 Die wichtigsten 5 Dreiphasenreaktionen im binären Phasendiagramm 140

7 Reale binäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation * reale Zustandsdiagramme mit intermetallischen und intermediären Phasen * stöchiometrische und nicht-stöchiometrische intermetallische Phasen * Beschriftung von Phasenfeldern * Anwendung des Hebelgesetzes * eutektische, eutektoide, peritektische Reaktionen s. Übung 141

8 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Gehaltsdreieck: Grundfläche des ternären Zustandsdiagramms Ternärer Körper x A + x B + X C = 100% Randsysteme des ternären Körpers: binäre Phasendiagramme 142

9 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Schmelzisothermen des einfach eutektischen ternären Systems ternärer eutektischer Punkt 143

10 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Ternärer Körper mit zwei eutektischen Randsystemen und einem mit vollständiger Mischbarkeit Isotherme Schnitte bei verschiedenen Temperaturen dunkelgrau feste Phasen α und β hellgrau Schmelze weiß - Koexistenzgebiete 144

11 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Isothermer Schnitt mit Einphasen- und Mehrphasenräumen Legierung enthält S, α und β 145

12 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Berechnung des Phasengehalts in der Legierung (x S, x α, x β ) erfolgt mittels Schwerpunktgesetz (Erweiterung des Hebelgesetzes auf ternäre Systeme) analog für die Massengehalte wobei i für eine beliebige Komponente A, B oder C steht. Es gilt: 146

13 Ternäre Zustandsdiagramme und ihre Interpretation Verlauf des Zustandspunkts bei der Abkühlung in einer ternären Legierung 147

14 Wie verändern sich die Konzentrationen in der Schmelze und im Mischkristall während der Abkühlung bei einem binären System mit vollständiger Mischbarkeit im festen Zustand? Wodurch unterscheiden sich Zustandsdiagramme mit beschränkter Mischbarkeit im festen Zustand, bei denen (a) ein Austauschmischkristall und (b) ein Einlagerungsmischkristall gebildet wird? Wie unterscheiden sich peritektische und peritektoide Reaktionen? Wie entstehen isotherme Schnitte in ternären Phasendiagrammen und welche praktische Bedeutung haben diese? Was versteht man unter Einphasen- und Mehrphasenräumen? Existieren auch in ternären Phasendiagrammen eutektische Punkte? Wie werden die Konzentrationen der Einzelkomponenten in ternären Systemen ermittelt? Quellen für diese Präsentation und Literaturhinweise P. Haasen: Physikalische Metallkunde W. Schatt: Einführung in die Werkstoffwissenschaft D. Askeland: Materialwissenschaften W. D. Callister, D. G. Rethwisch: Materials Science and Engineering J. Freudenberger: Vorlesungsskript Physikalische Werkstoffeigenschaften ASM Handbook: Binary Phase Diagrams 148

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