1. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Silizium-Gold-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise beschrieben werden:

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Rudolph Giese
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1 Werkstoffwissenschaft für ET und WI Aufgabensammlung 1. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Silizium-Gold-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise C Au Gew.% T in C Im Folgenden liege eine Au-Si-Legierung vor, deren flüssige Phase zu 30% aus Silizium besteht. Die Gesamtmasse an flüssiger und kristalliner Substanz betrage 2 kg. c) Welche Temperatur herrscht? Und welche Zusammensetzung haben die Kristallite bei dieser Temperatur? (1240 C,C s (Si) = 1) d) Bei der Temperatur aus c) haben sich bereits 400 g Kristallite gebildet. Geben Sie die Ausgangskonzentration C 0 der beiden Legierungspartner an. (C 0 (Au) = 0.56) e) Wie groß ist die Masse der Goldkristallite, wenn die Legierung bis zur vollständigen Verfestigung abgekühlt wurde? (1120 g)

2 2. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Kupfer-Nickel-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise C Ni in Gew.% T in C Im Folgenden liege eine Cu-Ni-Legierung vor mit 55% Nickel in der Gesamtzusammensetzung. Die Gesamtmasse an flüssiger und kristalliner Substanz betrage 10 kg. c) Welche Zusammensetzung haben die Phasen bei einer Temperatur von 1350 C bzw. bei 1300 C? (1350 C : flüssig, 1300 C : fest+flüssig) d) Geben Sie die relativen Anteile der festen und flüssigen Phase bei 1300 C an. (f L = 0.68, f s = 0.32) e) Wie groß ist die Gesamtmasse der Kristallite bei 1300 C? (3.2 kg)

3 3. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Silizium-Germanium-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise C Si in Gew.% T in C 0 937, , , ,5-1387, ,5-1412, Im Folgenden liege 1 kg einer Si-Ge-Legierung mit 40 % Si bei T = 1250 C vor. c) Geben Sie die Zusammensetzung und die Anteile der vorhandenen Phasen an. (f s = f L = 0.5, c s (Si) = 0.55, c L (Si) = 0.35) d) Welche Zusammensetzung hatte die erste feste Phase, die beim Abkühlen der Schmelze auftritt? (c s,1 (Si) = 0.7) e) Wie groß ist der Anteil von Silizium in der letzten flüssigen Phase? (c L,e (Si) = 0.13)

4 4. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Rhodium-Kupfer-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise C Rh in Gew.% T in C a) Zeichnen Sie das Phasendiagramm (sauber!) in das vorbereitete Raster. Beschriften Sie das Diagramm vollständig und achten Sie auf eine günstige Darstellung durch eine geeignete Wahl für die c) Wieviel Gramm Kupfer müssen 500 g Rhodium zugefügt werden, um eine Legierung mit einer Liquidustemperatur von 1800 C zu erhalten? (c Rh = g) Im Folgenden liegen 4, 2 kg einer Rh-Cu-Legierung mit 55 % Cu bei T = 1375 C vor. d) Geben Sie die Zusammensetzung und die Anteile der vorhandenen Phasen an. (f s = 1/3, f L = 2/3, c s (Rh) = 0.75, c L (Rh) = 0.3) e) Welche Zusammensetzung hatte die erste feste Phase, die beim Abkühlen der Schmelze auftritt? (c s (Rh) = 0.85) f) Wie groß ist der Anteil von Cu in der letzten flüssigen Phase? (c L (Rh) = 0.20)

5 5. Phasendiagramme Das Phasendiagramm für Gold-Germanium-Legierungen kann durch die folgenden Daten näherungsweise C Ge in Atom% T in C , , , Im Folgenden liege eine Au-Ge-Legierung vor, deren flüssige Phase zu 30 Atom% aus Germanium besteht. Die Gesamtmasse an flüssiger und kristalliner Substanz betrage 2 kg. c) Welche Temperatur herrscht? Und welche Zusammensetzung haben die Kristallite bei dieser Temperatur? (375 C, c s (Ge) = 1.0) d) Bei der Temperatur aus c) haben sich bereits 400 g Kristallite gebildet. Geben Sie die Ausgangskonzentration C 0 der beiden Legierungspartner an. (c 0 (Ge) = 0.44)

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