Inhaltsverzeichnis. 1 Einleitung 1

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1 nhaltsverzeichnis Vorwort zur 9. Auflage V 1 Einleitung 1 Zustände des festen Körpers 4 Kristalliner Zustand 6 Raumgitter und Kristallsysteme 7 Bravais-Gitter und Kristallstruktur 8 Analytische Beschreibung des Raumgitters Polkugel und stereographische Projektion 17 Bindung im Festkörper 20 Aufbau und Energieniveaus der Atomhülle 24 onenbindung 29 Kovalente Bindung (Atombindung) 31 Metallbindung 33 Nebenvalenzbindung 34 Mischbindung 36 Koordination 37 Elementstrukturen 39 Krz Struktur (Wolfram-Typ) 39 Kfz Struktur (Kupfer-Typ) 41 Hexagonal dichteste Struktur (Magnesium-Typ) 42 Legierungsstrukturen 42 Austauschmischkristalle 43 Überstrukturen 44 Einlagerungsmischkristalle 45 intermetallische Phasen 46 ionenstrukturen 50 Molekülstrukturen 56 Atombindung in Polymeren 56 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen in Polymeren 58 Aufbauprinzip und nfrastruktur von Makromolekülen 60 Konstitution von Makromolekülen 60

2 Viii nhaltsverzeichnis Konfiguration von Makromolekülen Konformation von Makromolekülen Kristallstruktur von Polymeren Modifizierung von Polymeren Realstruktur Nulldimensionale Gitterstörungen Eindimensionale Gitterstörungen Zweidimensionale Gitterstörungen Stapelfehler Antiphasengrenzen Grenzflächen Grenzflächen in nanokristallinen Materialien Dreidimensionale Gitterstörungen und Defektwechselwirkungen Zustand unterkühlter Schmelzen und Glaszustand Charakteristik des Zustandes unterkühlter Schmelzen und des Glaszustandes Strukturmodelle silicatischer Gläser Struktur amorpher Polymere Strukturmodelle amorpher Metalle 113 Literaturhinweise 115 Übergänge in den festen Zustand 11 6 Übergang vom flüssigen in den kristallinen Zustand 11 9 Keimbildung und -wachstum bei Metall- und onenkristallen 121 Erstarrung von Schmelzen 127 Kristallisation aus Lösungsmitteln 130 Kristallisation von unterkühlten Glasschmelzen (Entglasung) 135 Kristallisation von Polymeren 136 Einfluss der Molekülstruktur auf die Kristallisation 137 Keimbildung und Kristallwachstum 137 Abscheidung aus kolloidalen Lösungen 142 Übergang in den Zustand der unterkühlten Schmelze und in den Glaszustand 144 Änderung der Viskosität bei der amorphen Erstarrung 149 Phasentrennung im Zustand der unterkühlten Schmelze 151 Amorphe Erstarrung von Metallen und Legierungen 153 Übergang aus dem gasförmigen in den kristallinen Zustand 157 Literaturhinweise Phasenurnwandlungen irn festen Zustand Umwandlungen mit Änderung der Struktur Allotrope Umwandlungen des SiOz Die pa-umwandlung des Eisens Martensitische Umwandlungen Massivumwandlung 174

3 Umwandlungsbesonderheiten bei Polymeren 175 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration 176 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration und der Struktur 180 Ausscheidungsumwandlung 180 Eutektoider Zerfall 182 Ordnungsumwandlungen 184 Nichtkonventionelle Phasenbildung 187 Metastabile Phasenbildung in dünnen Schichten 188 Mechanisches Legieren von Pulvern 191 Literaturhinweise 194 Zustandsdiagramme 195 Thermodynamische Grundlagen 195 Experimentelle Methoden zur Aufstellung von Zustandsdiagrammen 203 Grundtypen der Zustandsdiagramme von Zweistoffsystemen 208 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im festen und flüssigen Zustand 208 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und vollständiger Unmischbarkeit im festen Zustand 211 Zustandsdiagramm von Systemen mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Mischbarkeit im festen Zustand 213 Zustandsdiagramme von Systemen mit intermetallischen Phasen 21 6 Weitere Umwandlungen im festen Zustand 21 7 Einführung in Mehrstoffsysteme 219 Realdiagramme 223 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm 223 Zustandsdiagramm des Systems Kupfer-Zinn 227 Zustandsdiagramm des Systems Si02-a-A Zustandsdiagramme von Polymermischungen 230 Ungleichgewichtsdiagramme 232 Ausbildung von Ungleichgewichtsgefügen 232 Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramme 235 Zeit-Temperatur-Auflösungs-Diagramme 239 ZTR-Diagramme bei Kopplung von Umwandlungs- und Umformvorgängen 240 Literaturhinweise 243 Cefirge der Werkstoffe 245 Gefüge 245 Oberfläche 250 Herstellung der Schlifffläche 255

4 X nhaltsverzeichnis Entwicklung des Gefüges 259 Ätzen in Lösungen 260 Gefügeentwicklung bei hohen Temperaturen 266 Entwicklung des Gefüges durch onenätzen 267 Sichtbarmachen des Gefüges 268 Lichtmikroskopische Gefügebetrachtung 268 Gefügebetrachtung mithilfe des akustischen Reflexionsrastermikroskopes 271 Elektronenmikroskopische Gefügebetrachtung 271 Untersuchung mit der Mikrosonde 273 Quantitative Gefügeanalyse 273 Flächenanalyse 275 Linearanalyse 276 Charakterisierung der Form und Orientierung der Gefügebestandteile 278 Punktanalyse 279 Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen 280 Einphasige Gefüge 282 Mehrphasige Gefüge 284 Literaturhinweise 290 Thermisch aktivierte Vorgänge 292 Diffusion 294 Platzwechselmechanismen 296 Diffusionsgesetze 301 Bildung von Diffusionsschichten 305 Diffusionsgesteuerte Vorgänge 307 Diffusionskriechen 307 Versetzungskriechen 308 Sintern 310 Kristallerholung und Rekristallisation 314 Kristallerholung 3 14 Rekristallisation 316 Kornwachstum 321 Rekristallisationstexturen 328 Literaturhinweise 328 Korrosion 329 Korrosion der Metalle in wässrigen Medien 335 Grundlagen der elektrolytischen Korrosion 335 Elektrochemische Spannungsreihe und Korrosionsvorgänge 338 Geschwindigkeit elektrochemischer Reaktionen 342 Gleichförmige Korrosion 345 Passivität und nhibition 349 Korrosionselemente 354

5 Lochkorrosion 358 Selektive und interkristalline Korrosion 361 Spannungsrisskorrosion 363 Schwingungsrisskorrosion 365 Korrosion anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe in wässrigen Medien 366 Korrosion von Polymeren in flüssigen Medien 368 Begrenzte und unbegrenzte Quellung 369 Schädigung durch chemische Reaktionen 372 Spannungsrisskorrosion von Polymeren 373 Korrosion in Schmelzen 374 Korrosion von Metallen in durch Ablagerungen gebildeten Schmelzen 3 75 Korrosion feuerfester Baustoffe in Schmelzen 377 Korrosion der Metalle in heigen Gasen 378 Oxidation (Zundern) von Eisen 379 Oxidation von Legierungen 381 Schädigung von Stahl durch Druckwasserstoff 382 Aufkohlung und Meta1 Dusting 383 Korrosion feuerfester Werkstoffe in heii3en Gasen 384 Korrosionsschutz 385 Passiver Korrosionsschutz 386 Aktiver Korrosionsschutz 387 Literaturhinweise 388 Mechanische Erscheinungen 390 Reversible Verformung 391 Linearelastische Verformung 392 Energie- und entropieelastische Verformung 394 Anelastische Verformung 395 Pseudoelastische Verformung 396 Plastische Verformung 397 Geometrie der plastischen Verformung von Einkristallen 398 Mechanismus der plastischen Verformung 401 Theoretische Festigkeit 401 Entstehen und Wechselwirkung von Versetzungen 403 Wechselwirkung zwischen Versetzungen und Fremdatomen 406 Wechselwirkung zwischen Versetzungen und Teilchen 407 Plastische Verformung polykristalliner Werkstoffe (Vielkristallplastizität) 41 1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 41 1 Orientierungseinfluss 41 3 Korngrenzeneinfluss 413 Streckgrenzenerscheinung 416 Verformungsgefüge und Textur 417 nhaltsverzeichnis

6 X1 nhaltsverzeichnis Plastische Wechselverformung 419 Besondere Erscheinungen der Plastizität 420 Superplastizität 420 Umwandlungsplastizität 422 Viskose und viskoelastische Verformung 424 Kriechen 426 Bruch 428 Makroskopische und mikroskopische Bruchmerkmale 429 Rissbildung 430 Rissausbreitung 434 Bruchmechanik 437 Linearelastische Bruchmechanik 437 Fließbruchmechanik 439 Eigenspannungen 441 Festigkeitssteigerung und Schadenstoleranz 444 Kombinierte Mechanismen zur Festigkeitssteigerung metallischer Werkstoffe 445 Festigkeitssteigerung durch Druckeigenspannungen in der Randschicht 447 Festigkeitssteigerung durch Verstrecken und Vernetzen 448 Festigkeitssteigerung durch Faserverstärkung 449 Steigerung von Festigkeit und Bruchzähigkeit durch Energiedissipation 455 Härte und Verschleiß 457 Literatur 460 Physikalische Erscheinungen 462 Elektrische Leitfähigkeit 462 Elektrische Leitfähigkeit in Metallen 474 Elektrische Leitfähigkeit in Halbleitern 479 Eigenhalbleitung 480 Störstellenhalbleitung 480 Sperrschichthalbleitung 483 Supraleitung 485 Supraleitung in Metallen und intermetallischen Verbindungen 485 Supraleitung in keramischen Substanzen 490 Thermoelektrizität 493 Wärmeleitfähigkeit 496 Dielektrizität 499 Magnetismus 504 Erscheinungsformen des Magnetismus 504 Technische Magnetisierung 509 Weichmagnetisches Verhalten 51 4 Hartmagnetisches Verhalten 51 8 Ferrimagnetisches Verhalten 520

7 Thermische Ausdehnung 522 Temperaturunabhängiges elastisches Verhalten 528 Dämpfung 530 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Festkörpern 534 Wechselwirkung mit energiearmer Strahlung 536 Wechselwirkung mit energiereicher Strahlung 540 Elastische Streuung von ionisierenden Strahlen 541 Veränderungen in Festkörpern durch Strahlung 545 Literaturhinweise 551 nhaltsverzeichnis l Xlll Register 553