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1. Was versteht man unter thermischer Aktivierung?
- Als thermische Aktivierung bezeichnet man die Vorgänge, bei denen der
- Platzwechsel von Atomen auf Grund von thermischer Anregung stattfindet. Ein
- Beispiel hierfür ist die Energiezufuhr durch Erwärmung. Die benötigte Enerige
- um den Platzwechsel einzuleiten bezeichnet man als Aktivierungstemperatur.
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3. Warum ist die Diffusionsgeschwindigkeit an den Korngrenzen immer
größer als im Kern?
- An den Korngrenz befindet sich ein aufgelockerter Atomverband. Hier sind
- die Atome weniger fest gebunden. Das hat zur Folge, dass die nötige
- Aktivierungsenergie Q geringer ist. So
- laufen Diffusionsprozesse bereits bei niedrigeren Temperaturen ab, bzw. die
- Diffusionsgeschwindkeit bei gleicher Temperatur ist höher.
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4. Welche "Triebkraft" bewirkt Fremddiffusion?
- Liegt an irgendeiner Stelle des Kristallgitters ein Überschuss an
- C-Atomen vor, so führt dieser Konzentrationsunterschied zu einem gerichteten
- Volumenstrom. Durch den Konzentrationsausgleich wird der thermodynamische
- Gleichgewichtszustand angestrebt. Jeder Atomsprung führt zu einer Verminderung
- der Energie. Damit sich ein Zwischengitteratom bewegen kann, muss zunächst die
- Aktivierungsenergie Q überschritten werden.
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7. Begründen Sie warum bei Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgängen Keime
bevorzugt an den Korngrenzen entstehen!
- Die Korngrenze stellt einen aufgelockerten Atomverband dat. Die Atome
- sind weniger stark gebunden. Hier laufen Diffusionsvorgänge schneller bzw. bei
- niedrigeren Temperaturen ab. Es ist nur eine geringe Verzerrung der
- Gitter-Matrix notwendig.
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8. Erklären Sie das Auftreten von "Nasenkurven" bei
Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgängen!
- Bei hohen Temperaturen liegen gute Diffusionsbedingungen vor, jedoch ist
- die treibende Kraft gering. Sie treten Umwandlungs- bzw. Ausscheidungsvorgänge
- erst nach längeren Glühzeiten auf. Bei niedrigen Temperaturen kehren sich die
- Verhältnisse um. Hierdurch enstehen die typischen "Nasenkurven".
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10. Wie kann elastische Verformung erklärt weren?
- Zieht man an einem einzelnen atom einer Elementarzelle, so entfernt man
- Atome aus ihrer Gleichgewichtslage. Der
- Widerstand, den das Atom entgegensetzt, nennt man E-Modul. Wird die Zugkraft
- gesteigert, überwindet man schließlich die Bindungsenergie und es kommt um
- Bruch.
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11. Erklären Sie den Zusammenhang von E-Modul und Schmelztemperatur!
- E-Modul und Schmelztemperatur geben beide Auskunft über die
- Bindungsenergie im Gitter. So haben Metalle mit hohem Schmelzpunkt auch ein
- hohes E-Modul.
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12. Begründen Sie warum trotz richtungsabhängiger Eigenschaften im
Kristall, metallische Werkstoffe als Quasiisotrop anzusehen sind!
- Innerhalb eines Metalls befinden sich eine Vielzahl von anisotropen
- (richtungsabhängigen) Elementarzellen. Da diese jedoch regellos angeordnet sind
- lassen sich isotrope (richtungsunabhängige) Eigenschaften nachweisen. Deshalb
- spricht man von Quasiisotropie.
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13. Warum können mikroskopisch keine plastischen Dehnungen auftreten?
- Eine Dehnung hätte mikroskopisch zur Folge, dass die Bindungsenergie
- überwunden wird. Hierdurch käme es zu einem Bruch. Mikroskopisch sind daher nur
- Schiebungen möglich.
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14. Was versteht man unter einem Gleitsystem?
- Ein Gleitsystem besteht aus Gleitebenen und Gleitrichtungen. Gleitebenen
- sind die Ebenen im Kristallgitter, die am dichtesten gepackt sind. Das
- Abgleiten geschiet immer in die Richtung in der die Atome am nächsten zusammen
- sind. Die ist die Gleitrichtung.
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15. Was sagt der Orientierungsfaktor im Schmid'schen Schubspannungsgesetz
aus?
- Der Orientierungsfaktor beschreibt in welche welche Richtung und in
- welcher Ebene das Abgleiten stattfindet.
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16. Welcher Gitterbaufehler spielt bei der plastischen Verformung eine
besondere Rolle?
- Versetzungen! Versetzungen bewegen sich bei plastischer Verformung durch
- das Material und ermöglichen so erst die Verformung.
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17. Welche Verfestigungsmechanismen gibt es in Metallen?
Mischkristallhärtung ---> Fremdatome versperren Wirtsgitter
Kaltverfestigung ---> Erhöhung der Versetzungsdichte
- Feinkornhärtung ---> Bei feineren Körnern ist die max. Versetzungsaufstauung kleiner, d.h. die
- Schubspannungen an den Korngrenzen muss geringer sein.
- Ausscheidungs-/Dispersionshärtung ---> Materialausscheidungen
- innerhalb eines Metalls sorgen dafür, dass da Abgleiten der Ebenen behindert
- wird.
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18. Wie kann man sich das "Schneiden" von Teilchen vorstellen?
- Wenn eine Versetzung, die gerade durch das Material wandert, auf ein
- ausgeschiedenes Teilchen trifft, so verschiebt sich die obere Hälfte des
- Teilchens gegen die untere. Der effektive Durchmesser des Teilchens verringert
- sich, wodurch die Hinderniswirkung sinkt. Die funktionert jedoch nur bei
- kleinen Teilchen.
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19. Erklären Sie den Vorgang der Ausscheidungshärtung!
- Ab einer bestimmten Anzahl an ausgeschiedenen
- Teilchen, können diese nicht mehr geschnitten, sondern müssen umgangen werden.
- Dies geschiet nach dem "Orowan-Mechanismus". Bewegt sich eine
- Versetzungslinie auf ein Teilchen zu, so so wird diese zwischen ihnen
- durchgebogen. Bei einer bestimmten Grenzspannung läuft sie weiter und lässt
- einen sogenannten "Versetzungsring" zurück. Der zurückgebliebene Ring
- erhöht die Hindernisswirkung des Teilchens-
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20. Was versteht man unter Überalterung?
- Solange ausgeschiedene Teilchen innerhalb eines Materials wachsen,
- steigt sie aufzubringende Spannung t (teta) um das Material zu verformen.
- Sobald jedoch die kritische Teilchengröße d(c) überschritten wird, geht das
- Wachstum der Teilchen nur noch auf Kosten des Teilchenabstandes mit der Folge,
- dass die Hindernisswirkung wieder abnimmt. Hierbei spricht man von
- Überalterung.
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