HTBV 1. Thermisch aktivierte Gefügevorgänge

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  1. Was ist der Hochtemperaturbereich von Werkstoffen?
    • Bauteile werden im Hochtemperaturbereich betrieben, wenn die Bauteiltemperatur im Bereich über der Übergangstemperatur des Werkstoffs liegt.
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    • Die Übergangstemperatur ist werkstoffspezifisch und beträgt ca. 30-40% der Schmelztemperatur (in Kelvin).
    • z.B. Stahl: Ts=ca. 1600 K, Tü=ca. 640K
  2. Was ist das besondere am Betrieb eines Bauteils im Hochtemperaturbereich?
    • In kristallinen Werkstoffen können aufgrund des erhöhten Energieniveaus Diffusions- und Gefügevorgänge auftreten, die bei Raumtemperatur nicht auftreten:
    • Verringerung des E-Moduls und der Festigkeit
    • Zeitliche Änderung des Gefüges
    • Beschleunigte Korrosion/Oxidation
    • Fortschreitende Werkstoffschädigung
  3. Nennen Sie einige Gefügereaktionen, die im Hochtemperaturbereich von technischer Bedeutung sind.
    • Umordnung von Atomen bei Gitterumwandlungen
    • Ausgleich von Konzentrationsunterschieden durch Diffusion
    • Viskoses Fließen und Kriechen
    • Erholung und Rekristallisation verformter Gefüge
  4. Was versteht man unter Diffusion?
    • Unter Diffusion versteht man die Bewegung von Atomen oder Molekülen durch Festkörper (oder Flüssigkeiten)
    • Diffusion wirkt in Richtung des Ausgleichs von Konzentrationsunterschieden und führt dadurch zu einer homogenen Zusammensetzung
    • In ein Wirtsgitter eingebaute Fremdatome sind weder in Ruhe noch völlig fest an ihren Platz gebunden, sonder führen ständig unregelmäßige Schwingungen um ihre Gleichgewichtsposition aus.
    • Die Intensität der Schwingungen ist gleichbedeutend mit der Temperatur des Kristalls.
    • Die mit der Bewegung verbundene Energie wird als thermische Energie bezeichnet.
    • Bei Stößen zwischen den Atomen findet ein Energieaustausch statt - besonders starke Stöße können zum Platzwechsel der Atome führen
  5. Beschreiben Sie den Diffusionskoeffizient D.
    • Die Geschwindigkeit der Platzwechsel der Atome (Reaktionsgeschwindigkeit) kann mit der Arrhenius-Gleichung beschrieben werden:
    • chart?chf=bg,s,00000000&cht=tx&chl=v%3D%5Cfrac%7Bdn%7D%7Bdt%7D%3DD_%7B(T)%7D%3DD_0%20%5Ccdot%20e%5E%7B(-Q%2Fk_BT)&chs=466x68
  6. Was geschieht beim Korngrenzengleiten?
    • Körner verformen sich
    • Korngrenzen gleichen durch Gleiten diffusionsbedingten Kompatibilitätsfehler aus.
    • Es tritt bei hohen mechanischen Spannungen auf.
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    • An Punkten, an denen sich drei Korngrenzen treffen, kann es zum Aufreißen der Korngrenzen kommen.
    • Mechanismus der Keilrissbildung:
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    • Korngrenzengleiten bewirkt Schädigung!
  7. Was versteht man unter Diffusionskriechen?
    • Die plastische Verformung durch Diffusion entlang von Korngrenzen wird als Coble-Kriechen bezeichnet.
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    • Sie tritt im mittleren Temperaturbereich, bei mittleren Spannungen auf.
    • Die plastische Verformung durch Leerstellen-Diffusion wird als Nabarro-Herring-Kriechen bezeichnet.
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    • Sie tritt im hohen Temperaturbereich, bei niedrigen Spannungen auf.
  8. Was geschieht beim Versetzungskriechen?
    • = Versetzungsbewegung (=irreversible Verformung) durch Leerstellentransport unterstützt
    • Durch Leerstellentransport bei hohen Temperaturen kann Versetzung Hindernissen ausweichen, indem sie Leerstellen anlagert oder aussendet.
    • Leerstellen werden durch Diffusion angelagert oder ausgesendet → Klettern
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    • tritt bei kleinen, mittleren und hohen Spannungen auf.
  9. Beschriften Sie die Bereich in der Deformation map.
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Card Set Information

Author:
Thorsten662
ID:
328162
Filename:
HTBV 1. Thermisch aktivierte Gefügevorgänge
Updated:
2017-02-05 09:59:42
Tags:
Hochtemperaturwerkstoffe Bauteilverhalten
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Description:
Fragen zur Vorlesung "Hochtemperaturwerkstoff- und Bauteilverhalten" an der TU Darmstadt.
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