Physikalische Grundlagen der Materialkunde

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6. SemesterVO – 6 ECTS
Vortragende(r): {{#arraymap:Würschum, Roland|; |@@@@|@@@@}}
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Zusatzunterlagen

Prüfungsbeispiele

  • Koaleszens: ungefährer Vorgang. Große Kristälchen fressen kleine an der Oberfläche, wegen geringerer Oberflächenenergie im Vergleich zu gewonnener Volumsenergie.
  • Keimbildung, Kritischer Radius: ab welcher Größe wachsen Kristalle, bis zu welcher verschwinden sie wieder, nur qualitativ sagen: Oberflächenenergie und Volumsenergie
  • Diagramme: Mischungslücken, Peritektikum, Eutektikum, Enthalpie, Entstehung der Mischungslücke wegen der Enthalpie, dazugehörige Thermodynamik.
  • Aufzeichnen eines Eutektikum Diagramms, Phasenübergrenzen aus G = H - TS ableiten (Tangentenregel erklären)
  • Hebelgesetz
  • Mischungsphasen
  • Zusammenhang der Mischungs-Enthalpie mit dem chemischen Potential (qualitativ)
  • Ostwald-Reifung: ungefährer Vorgang
  • Wachstum, Verformung und Ausheilung
  • Mechanismen der Festigkeitssteigerung: Fremdatome, Verformung
  • Versetzungen: Entstehung, Beschreibung und Wanderung
  • Kristallstrukturen des Eisens: Martensit und Austenit (Memory-Materialien), Perlit und Ferrit erwähnen
  • Magnetismus: Hysterese, Antiferromagnetismus, Ferromagnetismus
  • Keramiken: ungefähre Beschreibung (Zirkonhärtung)
  • Kriechprozesse: an Korngrenzen, in Körnern (abhängig von der Temperatur)
  • Unterschied: Kornwachstum (Spinodale Entmischung, Phasengrenzflächen: Beschichtung von Kristallen (kohärent, semikohärent, inkohärent), Eutektische Erstarrung: (in Schichten), Amorphe Materialien)
  • Entmischungsprozesse (Eutektoid, Spinodal)
  • Korngrenzen: Dreh-, Kipp-, Kleinwinkel-, Großwinkel-, Zwillingsbildung
  • Anelastizität
  • Intermetallische Phasen (Laves, Hume-Rothery, Zintl)
  • Mischen zweier Komponenten; entstehende Strukturen:? (Mischkristalle, Intermetallische Phasen)
  • Verformung über Diffusion (Nabarro, Coble)

Prüfung vom 11.12.2008

  1. Was gibt es denn für Möglichkeiten Kristalle zu härten... Oder fangen wir anders an: Was passiert eigentlich wenn man einen Kristall verformt? Ja.. Versetzungsbewegung bildet den maßgeblichen Anteil.
    1. Was gibt es denn da für Arten und wie bewegen sie sich? Stufen und Schraubenversetzung, bei Stufenv. burgers-vektor normal auf Versetzungslinie und bei Schraubenvers. parallel.
    2. Wie kommt da jetzt die Härtung zustande? Natürlich die KG oder Kristalloberflächen als Hindernisse. Schraubenvers. kann Hindernisse umgehen...
    3. Wie tut sie das? Hab ich nicht wirklich gewusst, hab irgendwas gebrabbelt von parallelem Burgersvektor und dann hat er irgendwas gesagt, habs aber nicht kapiert.
    4. Was kann man jetzt tun zur Härtung? Kornverkleinerung hab ich mal gemeint.. Dann wollte er wissen wie man das zambringt dass die Körner kleiner werden. Hab dann angefangen mit der erstarrung und Anlassen.. Hab daneben getippt, aber nachdem ich mal a paar Fakten aufgezählt was man alles für sachen da machen kann. Hat ihm anscheinend gereicht, dass er dachte (!??) ich hab ein "tiefes" Verständnis.
    5. Wichtig: Was ist die maßgebliche thermodynamische Größe für die Bildung des Erstarrungsgefüges? freie Enthalpie
    6. Was gibts noch für Methoden? Langes schweigen, und dann hab ich Martensitbildung angesprochen und die verlorene Symmetrie und dann war er happy.
    7. Stellen sie sich vor da schneidet die Versetzung durch ein Korn. Warum wird da Energie im Kristall gespeichert? Korngrenzen-Vergrößerung (Oberfläche) dadurch, dass sich die Atomebenen verschieben.
  2. Erstarrung von Schmelzen.
    1. warum mischen sich bestimmte Komponenten nicht? Maximum in der Kurve d. freien Enthalpie...
    2. Hebelgesetz: Wie kommt man zu den Mengen der Komponenten für den einfachen Fall der völlig mischbaren Komponenten?
    3. Wie kommt man zu den Grenzen der Löslichkeit von 2 Komponenten? Eutektikum aufgezeichnet. Zuerst hab ich falsch gesagt: die beiden Minima. Richtig war der 2. Tipp: Die Tangente durch beide minima legen. → Was ist da dann gleich wenn sie an dG/dN von Thermodynamik denken? → chem. Potential

Hoffe ich habe euch geholfen. War wie immer total angenehm.

LG Chris

Prüfung vom 20.06.2008

Dauer: ca. 45 mins

Fragen:

  • Phasendiagramme aufzeichnen (eutektisch) und Hebelgesetz, auch Gibb's Phasenregel.
  • Dann Thermodynamik der Legierugen und Tangentenregel (selbe Steigung, also selbes chem. Potential - > wieviele Potentiale gibt es bei zwei Phasengleichgewicht und wieviele davon müssen gleich sein?)
  • Plastische Verformung und Versetzungsgleitung, Peirls Spannung, Stufenversetzung & Schraubenversetzungen, wie gleiten die?
  • Kurz Spinodale Entmischung
  • Und Schmid. Schubspannung

Prüfung war angenehm, Würschum wie immer nett.

Prüfung Juni 2010

Fragen wie oben, zusätzlich:

  • Warum entstehen Leerstellen im Thermodynamischen Gleichgewicht? (An Oberfläche und diffundieren dann in den Kristall) Wie lautet die Abhängigkeit der Konzentration? (c proportional zu exp(-H_F,V/(k_B*T)))
  • Was ist die Aufstapelweite, was bewirkt sie? (Erklärung anhand eines lokalen Stapelfehlers (S.61 bei der Shockleyschen Partialversetzung)). Annahme die Versetzung war vor der Auspaltung eine Schraubenversetzung, kann sie dann nach der Aufspaltung noch Quergleiten?. (Nein, denn die Aufspaltung bewirkt, dass auch eine Stufenversetzung hinzukommt, weil der Burgersvektor die Ricthung ändert, und die Stufenversetzung kann nicht quergleiten.)