Zustandsdiagramme und Hebelgesetz

Das Al-Si-System habe einen eutektischen Punkt bei 577 °C und 12,6 Massen-% Si; die Löslichkeitsgrenze von Si in der α(Al)-Phase betrage bei dieser Temperatur 1,65 Massen-%, und die Si-Phase sei nahezu reines Si (100 Massen-%). Eine übereutektische Legierung mit 18 Massen-% Si wird im Gleichgewicht bis knapp über die eutektische Temperatur abgekühlt. Welcher Wert kommt dem Massenanteil des primären Si am nächsten?

  1. AEtwa 5,4 %
  2. BEtwa 16,6 %
  3. CEtwa 6,2 %
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Lösung: C. Etwa 6,2 %

Knapp oberhalb der eutektischen Temperatur koexistieren primäres Si und Schmelze eutektischer Zusammensetzung (12,6 Massen-% Si). Nach dem Hebelgesetz ist W_Si,primär = (18 − 12,6)/(100 − 12,6) = 5,4/87,4 ≈ 0,062, also etwa 6,2 %. Etwa 5,4 % entsteht, wenn die Differenz 18 − 12,6 direkt als Prozentwert genommen und nicht durch die Länge der Konode geteilt wird. Etwa 16,6 % ist der Anteil der gesamten Si-Phase knapp unterhalb der eutektischen Temperatur, (18 − 1,65)/(100 − 1,65), der auch das Si im Eutektikum einschließt. In übereutektischen Al-Si-Legierungen sorgt das harte primäre Si für Verschleißbeständigkeit, weshalb sie etwa für Kolben verwendet werden; das primäre Si wird dabei durch eine Behandlung verfeinert.

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